重金属污染已经成为全世界关注的环境问题,其中镉污染严重危害了农作物的生长和人体的健康。对污染生境的修复,微生物的作用与传统的物理化学方法相比,更加安全和高效,具有很大的开发潜力。实验室前期从铅锌尾矿区的杨树根部分离得到了一株内生细菌Burkholderia cenocepacia YG-3,该菌对铅、锌、镉的耐受能力都很强。为了探究B.cenocepacia YG-3的耐镉机制,本论文主要从以下方面开展了研究:(1)YG-3在镉胁迫下的表征:在含100 mg/L和500 mg/L Cd的LB培养基中分别培养60 h和7 d,检测YG-3对Cd的吸收和吸附情况,结果显示100 mg/L Cd对YG-3生长影响较小,菌体采取两种策略富集Cd,即吸收了17.9%的Cd,表面吸附了29.2%的Cd;500 m/L Cd条件下,主要采取表面吸附策略富集Cd,占Cd总量的31.8%。通过环境扫描电镜(SEM),X射线能谱分析(EDX),透射电镜(TEM),红外光谱(IR)手段分别对菌体表面形态、细胞元素、菌体内部形态及细胞组分的变化进行表征。发现菌体在100 mg/L Cd胁迫下形态无明显变化,在500 mg/L Cd胁迫下菌体表面有大量Cd沉积物,且与Cd结合的细胞组分主要为多糖和蛋白质。(2)YG-3在镉胁迫下的生理生化特性:检测YG-3在0、100和500 mg/L Cd浓度下分泌的铁载体与胞外多糖产量,结果表明Cd能够诱导YG-3显著提高胞外分泌物的产量。在100 mg/L Cd条件下,铁载体与胞外多糖产量比对照组都提高了1.4倍,在500 mg/L Cd条件下,比对照组分别提高了1.8和2.1倍。(3)YG-3在镉胁迫下的定量蛋白质组学特点:运用label-free定量蛋白质组学方法,分析YG-3对照组与500 mg/L Cd处理组的差异表达蛋白。分析表明,YG-3存在复杂多样的耐镉机制,包括增加胞外分泌的铁载体与多糖的产量在胞外与Cd结合;提高细胞壁组分的合成,保证Cd被吸附在细胞壁而被阻挡在胞外,减少Cd离子的毒害;提高金属蛋白等与Cd亲和力高的组分的产量,在胞内与Cd结合,减少Cd与功能性蛋白的结合;增强离子外排泵的作用将进入胞内的Cd主动运输至胞外,来减少胞内Cd的含量;通过提高抗氧化物的合成,缓解Cd造成的过氧化胁迫等。本论文探究全面阐明了细菌YG-3对Cd耐受的机制,完善了细菌抗重金属污染的机理,为将来应用该菌或与杨树联合作用修复镉污染打下基础。