基于Rhodococcus sp. strain p52二噁英降解质粒接合转移的二噁英污染的基因强化修复机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21876100
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0605.土壤污染与修复化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans, generally termed as dioxins, have attracted considerable attention over recent decades because of their persistence, bioaccumulation, toxicity and global dispersion. Removal of dioxins by microorganisms is an important method of remediation. Because dioxins are recalcitrant, bioaugmentation is a preferred strategy during remediation. However bioaugmentation efforts often fail because of a rapid depletion of the introduced bacterial strains, which exhibit low fitness and survival in contaminated environments during competition with indigenous bacteria. An alternative approach is to use genetic bioaugmentation, which introduces bacteria harboring conjugative, catabolic plasmids, which encode enzymes that degrade the target contaminants. In this way, an enhanced degradation potential can be achieved by the plasmid-mediated horizontal gene transfer (HGT) of the corresponding dioxin-catabolic genes to indigenous microorganisms in polluted sites. Therefore genetic bioaugmentation has an advantage over conventional bioaugmentation, which relies on the survival of exogenous microorganisms. By now, there are a few studies on conjugative transfer of dioxin-catabolic plasmids, and even less addressed strategy of genetic bioaugmentation. We previously isolated a dioxin-degrader, Rhodococcus sp. strain p52. The strain has two distinct gene clusters (dfdA and dbfA) involved in initial dihydroxylation of dioxins which located on two mega plasmids, pDF01 and pDF02, respectively. In our previous study, we confirmed conjugative transfer of the dioxin-catabolic plasmids pDF01 and pDF02 harbored by strain p52 to a group of tested recipients. Moreover, we also detected their transfer to activated sludge bacteria by a mating test, which revealed the potential for application of pDF01 and pDF02 for genetic bioaugmentation. The proposed research will focus on the mechanism of genetic bioaugmentation with catabolic plasmids pDF01 and pDF02 harbored by strain p52. We will study the substantial and interrelated effects of biotic and abiotic factors on conjugative transfer, stable maintenance, and catabolic genes expression of pDF01 and pDF02. Efforts will be made to examine the effect of biotic factors, such as the properties of pDF01 and pDF02, the donors effect (of inherent host or derivate transconjugant hosts), and the indigenous bacterial community (composition and structure). Attentions will be paid to influencing abiotic factors such as selection pressure, supplemental carbon source, and environmental conditions (e.g., temperature and moisture in soil). The proposed study will provide insight into genetic bioaugmentation with the catabolic plasmids, and therefore contribute to its application in dioxins remediation.
二噁英是国内外广泛关注的持久性有机污染物,生物修复是去除环境中二噁英污染的重要途径。生物修复过程中,借助于降解质粒的接合转移而使修复系统中土著菌群获得降解能力的基因强化方式具有突出优势。国际上关于二噁英降解质粒接合转移的报道较少,缺乏通过基因强化去除环境中二噁英的研究。本项目拟以红球菌(Rhodococcus sp. strain p52)携带的天然二噁英降解质粒pDF01、pDF02为研究对象,在二噁英污染的基因强化修复过程中,考察生物因素(包括降解质粒的分子遗传学特征、供体菌差异、土著菌群组成与结构等)与非生物因素(包括选择压力、外加有机碳源、物理性环境因子)的作用与影响,分析降解质粒接合转移的机制,研究接合子中降解质粒稳定保持与执行降解功能的机制,获得对基于降解质粒接合转移的二噁英污染的基因强化修复机制的认识。本研究可为通过基因强化修复环境中二噁英污染的实际应用提供理论依据。

结项摘要

生物强化是生物修复二噁英污染的重要手段,基于降解质粒接合转移的基因(生物)强化可克服传统的生物强化的应用劣势。为探明基因强化修复二噁英污染的机制,项目以红球菌p52携带的二噁英降解质粒pDF01、pDF02为研究对象,完成了以下研究:(1)质粒的分子遗传学特征。利用生物信息学手段,分析了质粒复制系统与不相容组;将pDF01和pDF02的可移动性系统归入MOBF2家族;pDF01、pDF02的接合配对形成系统分别属于MPFG和MPFT;质粒的T4CP属于T4CPT类型。(2)质粒与宿主细胞的相互作用。通过竞争实验及生长曲线法证明pDF01产生适合度代价,pDF02产生适合度优势;pDF01与pDF02共存对宿主适合度不产生明确影响。进化实验显示进化后宿主细胞适合度增加,质粒保持能力改善,细胞发生了补偿性适应;转录组及RT-PCR分析表明细胞通过下调部分代谢基因而改善质粒对宿主适合度的不利影响。(3)质粒供体菌与受体菌群的影响。接合子及其质粒再转移的继代接合子中降解质粒具有不同水平的接合转移能力及降解功能。活性污泥菌群中降解质粒的主要宿主菌群属于核心微生物组中的Gamma-Proteobacteria和Actinobacteria,但丰度不占优势。(4)选择压力。不同污染物作为选择压力对质粒接合转移有不同促进作用;高选择压力可提高接合子比率。选择压力使菌群细胞ROS水平上升、胞外LDH水平提高,同时质粒上参与接合转移的基因virB4、virD4、traA表达活性上调,表明选择压力胁迫可促进质粒接合转移。(5)非生物因素的影响。有机碳源(葡萄糖、乙酸钠、正十六烷、蔗糖)、吸附载体可使活性污泥反应器中接合子比率提高。温度及土壤含水率对土壤中质粒接合转移有影响,而纳米材料(如nZVI)有一定促进作用。本研究可丰富对基因强化修复二噁英污染的理论认识,为其实际应用打下基础。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
The impact of pollutant as selection pressure on conjugative transfer of dioxin-catabolic plasmids harbored by Rhodococcus sp. strain p52
污染物作为选择压力对红球菌属二恶英分解代谢质粒接合转移的影响。
  • DOI:
    10.1007/s11356-021-15682-9
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Zhao Gang;Wu Yanan;Wang Xu;Chen Meng;Li Li
  • 通讯作者:
    Li Li

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

一株假单胞菌(Pseudomonas sp.)石油脱有机氮分析
假单胞菌石油去除分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李力;许平;史权
  • 通讯作者:
    史权
SHPB中借助气动同步装置实现材料高温高应变率测试的可靠性分析
  • DOI:
    10.1002/ppp3.11
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨光;郭伟国;刘开业;李力;谭学明
  • 通讯作者:
    谭学明
异丙酚对全脑缺血大鼠海马CA_1区锥体神经元的保护作用
  • DOI:
    10.1042/bj20141014
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中风与神经疾病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡玉燕;蔡劲松;李淑琴;张敏;李清君;李文斌;李力
  • 通讯作者:
    李力
不同制备工艺的籼米粉对面条品质的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    粮食与油脂
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任真真;李力;李利民;郑学玲
  • 通讯作者:
    郑学玲
基于激光距离选通的非视域成像特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    兵工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许凯达;金伟其;刘敬;郭晖;裘溯;李力;赵绅有
  • 通讯作者:
    赵绅有

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

李力的其他基金

二噁英降解质粒参与的生物相与非生物相的粘附作用机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目
利用气单胞菌作用模式系统研究水华微囊藻合成胞外多糖的信号调节机制
  • 批准号:
    21577081
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
一株含双降解质粒的红球菌(Rhodococcus sp.)二噁英降解机理研究
  • 批准号:
    21377069
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    82.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码