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过量的镉摄入对人体和动植物会产生严重的危害,因此镉污染是近年来环境污染处理的一个热门问题。微生物对重金属离子具有较高的耐受能力和较强的累积能力,且具有成本低廉、环境友好等优点。所以微生物累积镉是较好的研究方向。实验利用沼泽红假单胞菌累积水体中镉元素,研究菌体累积镉的优化累积条件和菌株累积饱和后的释放;然后用TMT标记定量技术对未接触镉、初代累积镉及多代累积镉后的菌体进行蛋白组学分析,最后挑选表达差异量较大的蛋白进行荧光定量PCR实验。在对菌体累积镉条件的研究中,实验研究pH在3.5-8.5范围内菌株的生长情况及对镉的累积效率。结果表明沼泽红假单胞菌在pH=6.0-7.0范围内累积效率保持在88.9%-91.5%之间,菌株具有良好的生长情况和较强的镉累积能力,且菌株生长和镉累积呈正相关性。随后考察了Cd2+的初始浓度在40-200 mg/L范围内对菌株生长的影响,发现,在Cd2+初始浓度为80 mg/L和120 mg/L时累积效率分别为90.3%与80.2%,Cd2+初始浓度为120 mg/L时菌株的生长和对镉的累积均受到明显抑制。共存离子实验结果表明K+,Ca2+,Zn2+,Co2+与Cu2+等金属离子对菌体累积Cd2+几乎没有影响。在优化条件下,实验中菌株对Cd2+累积符合伪一级动力学特征(R2=0.862-0.9474)。XRD实验中,未累积镉的菌体衍射图无明显峰,累积镉后的菌株XRD图有明显的衍射峰,与标准库进行比对,证明菌体累积镉形成Cd CO3。累积饱和后菌株的镉释放实验表明菌株在累积Cd2+一个月内只会释出微量的Cd2+,具有良好的固定能力。对未接触镉、初代累积镉及多代累积镉后的菌株进行TMT标记定量鉴定,共鉴定得到2670个蛋白,然后对鉴定到的蛋白进行重复性检验,各实验组内Pearson系数分别为0.81,0.88,0.94,表明各实验组的重复性较好,适合进行下一步的信息分析。通过亚细胞结构定位分析,发现大部分差异蛋白处于细胞质,统计出在镉的初代累积组中核糖体S8亚基蛋白上调2.261倍、L6亚基蛋白上调1.651倍,在镉的多代累积与初代累积的比较组中S5亚基蛋白上调8.198倍、L10亚基蛋白上调1.578倍、L19亚基蛋白上调1.395倍。结果表明镉累积对核糖体影响较大,主要表现在对核糖体本身稳定性的破坏和对转录与翻译的准确性的影响上。GO注释分析结果表明Cd2+在初代累积和多代累积时均对线粒体造成影响,促使线粒体生成过多ROS,从而导致细胞内能量代谢和电子传递链的紊乱。镉的初代累积组中SOD表达上调7.1倍,Trx R表达上调5.308倍,在镉的多代累积与初代累积比较组中SOD表达下调0.019倍,Trx R表达下调0.484倍,但Ahp表达上调16.089倍。在初代累积镉时菌株可能通过SOD与Trx R清除过量ROS,在多代累积镉时通过Trx R与Ahp的共同作用清除过量的ROS。细胞还通过下调部分MCP感受器蛋白以降低镉对细胞的毒害作用,增强菌株对镉的累积。COG分类分析表明能量代谢、基因表达调控等在菌株累积镉过程中受到严重影响,在能量代谢中,主要影响氨基酸代谢和脂肪酸的代谢,而在基因表达调控中主要影响核糖体结构和基因转录与翻译。多代累积镉的菌株相较于初代累积镉的菌株倾向于合成长链脂肪酸。在镉的初代累积组和多代累积与初代累积对比组中各挑选75个和77个联系较为紧密的蛋白绘制蛋白互作网络图,分析筛选出核糖体亚基蛋白S12作为中心蛋白,发现与其存在相互作用的蛋白中一半以上为核糖体亚基蛋白(S3、S8、S9、L6、L10、L13、L17等),这些蛋白对于核糖体的正常运行有着重要意义;选出信号转导组胺酸激酶作为中心蛋白,研究结果表明在与其相互作用的7个下调蛋白中,有6个为感受器蛋白,这些感受器蛋白和组氨酸激酶的下调会抑制细胞内刺激响应机制。分别提取Cd2+初始浓度为80 mg/L时对镉进行初代累积与多代累积的菌体m RNA,逆转录得到c DNA。通过荧光定量PCR对两种具有抗镉毒性蛋白Ahp与SOD进行检测。结果表明Ahp蛋白m RNA在多代与初代累积镉的比较组中表达差异量达到17.02倍,而SOD蛋白m RNA在初代与多代累积镉的比较组中的表达差异量达到28.6倍。这与TMT蛋白定量结果基本一致,从转录学水平说明Ahp与SOD蛋白对沼泽红假单胞菌累积Cd2+具有重要意义。