摘要
锑氧化菌在锑污染的源头防控过程中有着至关重要的作用。本文从锑氧化菌体系完善、典型土著锑氧化菌筛选和鉴定、锑氧化菌抗性和氧化特性测试、锑氧化菌基因组学等角度展开研究，以期探索典型锑氧化菌Pseudomonas sp.AO-1的抗性、氧化性机理。本课题的主要工作和成果如下： 1、整理分析了国内外报道的锑氧化菌，进一步完善锑氧化菌体系。至今，约有90种锑氧化菌相继报道，大部分属于革兰氏阴性菌，97.7%属于变形菌门，分布于26个属，其中Pseudomonas、Comamonas、Acinetobacter为锑氧化菌的典型分布种属，分别占比30.68%、11.36%、9.09%。统计分析发现：锑氧化菌有较高的锑耐受性，其抗性机制主要是以转运机制为主的浓度平衡体系和以氧化、还原和锑甲基化为主的形态转化的解毒体系。锑氧化机制主要包括特异性的基因-酶调控机制和与非特异性的氧化压力响应调控机制。 2、筛选、鉴定出了4株锑氧化菌并测试了其基本抗性和氧化性。从矿区锑污染土壤中筛选到锑氧化菌并鉴定、命名为Pseudomonas sp.AO-1(MN720563)、Pseudarthrobacter sp.AO-2(MN720564)、Enterobacter sp.AO-3(MN720565)、Pseudarthrobacter sp.AO-4(MN720566)，丰富了锑氧化菌体系。这些锑氧化菌具有非常高的锑耐受性和良好的锑氧化性。根据锑氧化菌体系，可知Pseudomonas sp.AO-1属于典型土著锑氧化菌，分布广泛，具有很好的代表性，值得重点研究。 3、研究了典型土著锑氧化菌Pseudomonas sp.AO-1对锑氧化效果的影响因素。常规因素中最主要的是O2，主要是影响锑氧化菌的生长发育和直接化学氧化Sb(Ⅲ)。pH在4~6时对AO-1的生物促进程度影响较大，平均氧化速率能提升1.91~2.48mg·L-1·d-1，平均氧化率能提升16.5%~21.2%，最大氧化率能提升23.6%~35.2%。Fe、Mn元素对锑氧化促进效果明显，可能涉及物理、化学、生物代谢等多重复合作用，仍待进一步研究。 4、深入探究了Pseudomonas sp.AO-1的抗性、氧化性基因。功能基因注释分析发现：细胞壁/膜/包膜合成、信号传递、离子转运、辅酶因子、酶催化代谢以及外源生物降解相关基因丰富，它们调控的功能与锑氧化菌AO-1对Sb(Ⅲ)的耐受性、氧化性机理关系密切。 5、在Sb(Ⅲ)胁迫下差异表达，探究Pseudomonas sp.AO-1的抗性、氧化性机理。整体而言，表达差异程度随时间增加而增加，其差异变化方向相似，暗示着AO-1存在较为良好的定向驯化的可能性。长、短期胁迫对比下的表达差异分析显示：过氧化物酶体的表达、谷胱甘肽的代谢、细胞色素P450代谢、铁硫簇蛋白调控基因、能量代谢以及离子转运等过程涉及的调控基因是假单胞菌AO-1的锑氧化性、抗性的关键基因。此外，研究发现，锑氧化菌AO-1的抗性机制随着Sb(Ⅲ)胁迫时间的增加发生调整，短期Sb(Ⅲ)胁迫下，AO-1体内的正常代谢合成受到一定的抑制，抗性机制以离子转运机制为主，随着Sb(Ⅲ)胁迫培养时间增加，抗性机制逐步以氧化性机制占主要地位，其余各项合成代谢逐渐恢复正常水平。
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