【摘 要】
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137Cs是核设施的裂变产物之一,半衰期为30.17年,裂变产额为5.9%,被认为是生物学上最危险的放射性核素之一。铯的生物学行为与钾类似,通过竞争K+通道进入食物链威胁人体健康,并对生态环境造成污染。目前用于修复环境中放射性核素铯污染的常规方法效果欠佳且成本高,微生物修复技术以成本低、效果明显且不易产生二次污染的优点进入国内外研究学者的视野。本研究从海洋沉积物中富集筛选出一株耐受高浓度铯的海洋细
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137Cs是核设施的裂变产物之一,半衰期为30.17年,裂变产额为5.9%,被认为是生物学上最危险的放射性核素之一。铯的生物学行为与钾类似,通过竞争K+通道进入食物链威胁人体健康,并对生态环境造成污染。目前用于修复环境中放射性核素铯污染的常规方法效果欠佳且成本高,微生物修复技术以成本低、效果明显且不易产生二次污染的优点进入国内外研究学者的视野。本研究从海洋沉积物中富集筛选出一株耐受高浓度铯的海洋细菌,并初步探究其耐受机制和应用潜力。其主要结论如下:（1）本研究从广西防城港某海域沉积物中富集筛选出一株耐受高浓度铯的海洋细菌:Bacillus sp.Cs-700。该菌为革兰氏阳性、中度嗜盐菌,最佳生长盐度在11%左右,在盐度为0%时不能生长,25%时有较弱的生长迹象。Cs+对该菌株的最小抑制浓度（MIC）是1800 mM。与该菌株亲缘关系（99%）较近的模式菌株Bacillus hwajinpoensis SW-72T比对发现,耐受高浓度Cs+的能力为Bacillussp.Cs-700所特有,而非Bacillus属类群的共性。（2）在Cs+环境下,Bacillus sp.Cs-700菌体呈弯曲、细长、抱团生长,形成荚膜类似物。以抵御铯的胁迫,增强其耐受性;EDX能谱分析表明菌体吸附Cs+后,K元素峰和百分含量部分被Cs取代,表明Cs+与K+竞争性地被吸附到菌体上。菌体对Cs+的结合用于提高其对Cs+的耐受性。（3）Bacillus sp.Cs-700基因组由一个4,297,839 bp的环形染色体组成,GC含量为40.32%,共鉴定出4,486个基因。大多数基因负责氨基酸、碳水化合物、无机离子的运输和代谢,以及能量产生和转化,复制,转录,翻译,以及细胞壁/膜/包膜生物合成等过程。从基因组中,我们预测到26个与Cs+转运相关的基因。为Cs+胁迫环境下生理调节机制的深入研究提供遗传分子基础。（4）通过RNA-Seq测序比较分析了 Cs+处理前后转录组数据。筛选出的一系列差异基因表明,高浓度的Cs+胁迫下,渗透压压力和阳离子特异性毒性存在重叠效应。与渗透压调节物质的合成,防御蛋白的合成,氨基酸代谢,细胞壁和膜的生物合成,小分子、多肽、金属离子转运,能量合成,氧化应激过程调控相关的基因显著上调,此外还有丝氨酸蛋白激酶、核糖体蛋白、DNA结合蛋白、磷酸盐调节相关的基因也发生了上调,这些都有助于提高Bacillus sp.Cs-700对Cs+的耐受能力。（5）利用原子吸收分光光度计测定Bacillus sp.Cs-700对Cs+的吸附和移除能力。结果表明菌体对Cs+的吸附与细胞壁的物质结构特性和阳离子通道有关,在48 h时,最大移除率可达到52.06%。综上,我们筛选得到了目前可以耐受最高浓度铯的海洋细菌:Bacillus sp.Cs-700,其不仅具有很强的耐受铯的能力,还具有较强的移除铯的能力,表明Bacillus sp.Cs-700可用于放射性铯污染环境潜在的生物修复,同时本研究为探索海洋放射性的生态修复提供了思路。
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