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随着制革、染料等工业的发展,环境中积累了大量的Cr(Ⅵ)。Cr(Ⅵ)进入土壤后可改变土壤的肥力、生物种群的多样性和活性,使农作物的产量降低。Bt因其具有资源丰富、无致病性和易分离等优点成为治理Cr(Ⅵ)污染的理想材料,可利用其作为微生物杀虫剂的同时高效降解土壤中的Cr(Ⅵ),以提高农作物的产量。本论文研究了 Bt解毒Cr(Ⅵ)相关的主效及调控基因,并探讨其还原Cr(Ⅵ)的最适条件,为Bt解毒Cr(Ⅵ)提供理论指导。本论文首先监测了 Bt 407 Cry-及其突变株Bt 407-△plcR、Bt 407-△inhA2、Bt407-△mpbE、Bt407-△sigmaE五、Bt407-△sigmaK的生长曲线,并测定了它们在t-3(t0前3h)、t-2(t0前2h)、t-1(t0前1h)、t0(菌体刚好进入稳定期的拐点时间)、t1(t0 后 1h)、t2(t0 后 2h)、t3(t0 后 3h)、t4(t0 后 4h)时 Cr(Ⅵ)和总 Cr的浓度。结果表明:plcR在t3和t1时对Cr(Ⅵ)的还原起负调控作用,在t2时为正调控作用,在t0、t1、t3和t4时对Cr(Ⅵ)的还原无统计学上的影响。mpbE在t-3至t3时对Cr(Ⅵ)的还原有负调控作用。inhA2与sigmaK在t3至t4时都对Cr(Ⅵ)的还原起负调控作用。而sigmaE在t-3至t4时对Cr(Ⅵ)的还原无统计学上的影响。在整个过程中,上清液中的总铬浓度一直与初始Cr(Ⅵ)浓度持平,在25 mg/L上下波动,说明plcR、inhA2、mpbE、sigmaE、sigmaK 这些基因的表达对 Cr(Ⅵ)浓度的影响主要是还原过程介导的。除此之外,通过芽孢萌发率的表型分析还发现plcR、mpbE会影响 Bt407Cry 的芽孢萌发。综上所述:plcR、inhA2、mpbE、sigmaK都能够负调控Bt 407 Cry-对Cr(Ⅵ)的还原。为深入探讨Bt 407 Cry-中与Cr(Ⅵ)抗性相关的基因,本实验利用生物信息学技术分析得到Bt 407 Cry-中与Cr(Ⅵ)抗性相关的基因:包括与恶臭假单胞杆菌(Pseudomonas putida)的chrR 97%同源、与大肠杆菌(Escherichia coli)yieF 57%同源的编码NADPH偶氮还原酶的azoR基因以及位于其下游可能与其共表达的编码外排蛋白的efx基因;另外还有与铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)、斯瓦尼菌(Shewanella oneidensis)、富养产碱菌(Alcaligeneseutrophus)和苍白杆菌(Ochrobactrum tritici)chrA 的同源性分别为 81%、75%、73%和 59%的编码铬外排蛋白的chrA基因。推测Bt 407 Cry-对Cr(Ⅵ)抗性机制可能为:azoR编码NADPH偶氮还原酶将细胞内Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)沉淀再通过与azoR共表达的外排蛋白从细胞质中排出,这一还原过程直接/间接受到plcR、inhA2、mpbE、sigmaK等调控基因的负调控。此外,胞内的ChrA蛋白还可直接将Cr(Ⅵ)从细胞质中排出以抵抗Cr(Ⅵ)的胁迫。因此,Bt407Cry-对Cr(Ⅵ)解毒机制是由azoR、efx、chrA等主效基因与plcR、inhA2、mpbE、sigmaK等调控基因共同作用的复杂的调控网络。这为利用Bt治理铬污染提供了理论指导。最后,为验证利用Bt治理铬污染的可行性,本实验从铀矿土壤中首次分离并鉴定一株Cr(Ⅵ)高效还原菌Bt BRC-ZYR2,其在人工废水中初始Cr(Ⅵ)浓度为50mg/L,接种量为1%,pH9,温度为40℃C时可高效还原Cr(Ⅵ),且Zn2+、Ni2+会抑制Cr(Ⅵ)的还原,Mn2+、Co2+、Mo2+及Cu2+会促进Cr(Ⅵ)的还原,添加葡萄糖则会轻微抑制Cr(Ⅵ)的还原。