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锰作为生物体必需的微量元素之一,是多种酶的辅因子,为脂质、蛋白质等代谢所必需;但当机体中锰离子水平过高时,就会引起神经退行性疾病和帕金森综合症等一系列疾病。目前,由于锰矿的开采、电解锰及钢铁冶炼工业的发展,使周围地区的土壤和水体中金属含量升高,导致环境污染严重。传统的物理化学修复存在处理周期长、难以彻底去除锰污染等缺点,而微生物修复具有无二次污染、处理低浓度金属成本较低等优点,因此具有广阔的应用前景。本文以锰污染土样为材料进行耐锰细菌分离鉴定并对其耐受机制进行研究,主要结果如下:从松桃县寨英镇锰冶炼区采集的土样中分离得到7株耐锰能力达到1800mg/L的细菌,编号分别为S1、S2、S7、S15、S16、S20和S23,其中S7和S16两株菌对锰的耐受能力高达2200 mg/L。形态学、生理生化和16S rDNA基因测序等分析结果表明,这些菌分别属于根癌土壤杆菌、沙福芽孢杆菌、根瘤菌属和氧化节杆菌。采用火焰原子吸收分光光度法测定高耐受菌株S7和S16对锰含量为250mg/L的培养基中锰的去除率。当细菌培养至不再生长时,分别测得S7和S16培养液中锰的平均剩余量为44.53和56.83 mg/L,其对培养基中的锰离子去除率分别为82%和77%。选取一株高耐受细菌(S7)进行锰盐适应性研究,用250 mg/L和500 mg/L质量浓度的锰盐进行胁迫处理,测定菌株S7的生长曲线和电导率,并采用黄嘌呤氧化酶法测定超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)活性和钼酸铵法测定过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性。结果表明:在无锰条件下,细菌的生长速度很快,14~18 h后就进入稳定期;在锰胁迫条件下,菌株的生长速度明显减慢,SOD、CAT酶活性在10-18 h升高,但电导率变化不明显。利用RNA-Seq技术对250 mg/L锰胁迫下的耐受细菌(S7)进行转录组分析。利用NGSQC软件对原始数据进行过滤,得到高质量数据。利用DEGseq进行基因的差异分析,在两组中检测到差异基因1139个;其中RPKM值大于等于400的基因有424个,有191个基因表达下调,233个基因表达上调。对差异表达基因进行GO基因功能富集分析和KEGG pathway生物通路分析,发现差异表达基因主要集中在碳水化合物代谢、脂质代谢、翻译、能量代谢、核苷酸代谢、氨基酸代谢、膜运输、信号转导。表达上调的cotA编码铜氧化酶,能氧化溶液中的Mn2+,形成沉淀。综上所述,从锰污染土壤中分离得到高耐受细菌,为微生物修复锰污染扩充优良的菌种资源;同时锰胁迫条件下,细菌可通过代谢来适应锰环境,这为细菌修复锰污染奠定了理论基础。