携带人工基因簇的接合质粒介导的生物强化修复壬基酚聚氧乙烯醚污染土壤的研究

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基本信息

  • 批准号:
    41877114
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0701.环境土壤学
  • 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

Nonylphenol polyethoxylates (NPEOs) are a class of soil pollutant with high resistance to biodegradation. However, currently available degrading bacteria do not have the complete NPEOs degradation pathway. Besides, non-native bacteria hardly accommodate to the soil environment. These reasons have hindered the development of bioremediation methods for NPEOs contaminated soils. On the basis of currently available bacteria and gene resources, this project aims at constructing a gene cluster which contains genes for complete degradation of NPEOs, followed by stimulating the NPEOs degradation in soils using conjugating plasmids containing the degradation genes: 1) illustrate the genetic mechanism behind NP degradation in Arthrobacter sp. NP and polyethoxylates chain degradation in Sphingomonas sp. Y2, then construct the gene cluster for complete degradation of NPEOs; 2) construct the broad host-range conjugating plasmid containing NPEOs degrading genes, and test the plasmid using single or mixed recipient bacteria; 3) with a combination of methods including flow cytometry and high throughput sequencing, testify the ability of conjugating plasmid to spread the genes related with NPEOs degradation in soils, as well as analyze the effect of plasmid spreading on NPEOs degradation in soils. The research will promote the understanding of molecular mechanism behind NPEOs degradation, help to bring about the efficient and complete biodegradation method for NPEOs, and help to improve the theoretic and technical system of plasmid mediated soil bioremediation.
壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)是一类常见的难降解土壤污染物。然而目前已知的降解菌不具备彻底降解NPEOs的功能,而且外源降解菌难以适应土壤环境,从而限制了相应的土壤修复技术的发展。本项目在现有菌种、基因资源基础上构建可完整降解NPEOs的基因簇,采用接合型质粒携带并促进降解基因在土壤内传播,实现土壤中NPEOs有效降解:1)解析Arthrobacter sp. NP的壬基酚降解和Sphingomonas sp. Y2的乙氧基链降解基因功能,整合为完整的NPEOs降解基因簇;2)构建携带NPEOs降解基因簇的广宿主接合载体,对单一或混合受体菌测试载体功能;3)采用流式细胞检测、高通量测序等方法在土壤中测试接合载体传播降解基因簇的能力,分析载体的传播对土壤中NPEOs降解的影响。本研究旨在加深了解NPEOs降解过程分子机制,获取彻底降解NPEOs的方法,完善质粒介导土壤原位修复的理论和技术。

结项摘要

目前已知的微生物均不具备彻底降解壬基酚聚氧乙烯醚(NP9EO)的能力,且外源降解菌对土壤环境的低适应性,导致相应的修复技术难以成型。本研究对相关菌种的降解基因进行整合,构建并优化了可实现NP9EO完整降解的基因簇,并分析了携带该基因簇的质粒向细菌传递降解基因的能力及其介导的NP9EO污染土壤的修复水平。研究结果表明:(1) 采用BioBrick法可实现对降解基因簇中相关基因功能的解析,将确定的降解基因整合到一个基因簇中,最终我们获得了完整的NP9EO降解基因簇;(2) 通过广宿主质粒构建的pNPEmob载体具备将NP9EO降解基因传递至其他细菌的能力,且其具有传代稳定性;(3) 携带NP9EO降解基因簇的质粒可促进降解基因在土壤细菌如Streptomyces sp.、Pseudomonas sp.、Rhodococcus sp.等的传播,显著提高污染土壤的生物修复;(4) 有机质含量高的土壤有利于pNPEmob在菌种间的转移,而土壤微生物多样性越高,其抵御外界物种入侵的能力越强,在一定程度上抑制了pNPEmob的转移。本研究从分子水平对多个环节进行了技术创新,加深了对NP9EO降解过程分子机制的了解,为质粒介导的土壤中NP9EO的原位修复提供重要的理论和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The overexpression of one single cbh gene making Trichoderma asperellum T-1 a better cellulase producer
一个 cbh 基因的过度表达使木霉 T-1 成为更好的纤维素酶生产者
  • DOI:
    10.1007/s13213-019-01458-7
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Annals of Microbiology
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Qun Wang;Liang Chen;Chengran Fang;Hua Wang;Yun Shi;Yuhua Zhao
  • 通讯作者:
    Yuhua Zhao
Interactions of iron-based nanoparticles with soil dissolved organic matter: Adsorption, aging, and effects on hexavalent chromium removal
铁基纳米颗粒与土壤溶解有机物的相互作用:吸附、老化及其对六价铬去除的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2020.124650
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Cai Hui;Yiping Zhang;Xin Ni;Qilu Cheng;Yunpeng Zhao;Yuhua Zhao;Linna Du;Hui Jiang
  • 通讯作者:
    Hui Jiang
Bioaccumulation, growth performance, and transcriptomic response of Dictyosphaerium sp. after exposure to nonylphenol
Dictyosphaerium sp. 的生物累积、生长性能和转录组反应。
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.06.136
  • 发表时间:
    2019-10-15
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Cheng, Qilu;Zhou, Qifa;Zhao, Yuhua
  • 通讯作者:
    Zhao, Yuhua
Toxicity alleviation and metabolism enhancement of nonylphenol in green algae Dictyosphaerium sp. by NaHCO3
壬基酚在绿藻 Dictyosphaerium sp 中的毒性减轻和代谢增强。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Cheng Qilu;Du Linna;Xu Ligen;Zhao Yuhua;Lin Hui
  • 通讯作者:
    Lin Hui
Response of heterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacterium Pseudomonas aeruginosa P-1 to Cd2+ and Pb2+ on ammonium removal performance, physiology, and transcriptome analysis
异养硝化-好氧反硝化细菌铜绿假单胞菌P-1对Cd2和Pb2的除铵性能、生理学和转录组分析的响应
  • DOI:
    10.1016/j.ibiod.2021.105326
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    International Biodeterioration & Biodegradation
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Ran Wei;Cai Hui;Yiping Zhang;Ligen Xu;Yuhua Zhao;Linna Du;Hui Jiang
  • 通讯作者:
    Hui Jiang

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    周启发
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解的精确重数
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    史峻平
多功能菌群混合施用的生态效应.
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用生态学报,2005, 6 (10):1909-1912.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张昕;张炳欣;赵宇华;杨丽;杨
  • 通讯作者:

其他文献

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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]
      
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