长期在砷污染环境生存的细菌逐渐演化出抗砷机制,旨在评价分离自湖南铅锌矿区污染土壤的Pseudomonas sp.Tw224抗砷能力和抗重金属谱;揭示该菌的抗砷基因/基因簇的功能.在砷或重金属存在条件下测量细菌的生长情况,对该菌的抗砷能力和抗重金属谱进行评价;通过基因组框架图分析该菌的抗砷基因/基因簇;采用代谢工程法构建基因簇缺失突变株揭示基因簇的功能.结果显示,砷延长了该菌的延迟期,降低了该菌的最高菌浓,该菌能够抗As5+和As3+的最高浓度分别为600 mmol/L和20 mmol/L,并且对铜、镍、锌、镉、铬、银和汞均具有不同程度的抗性.该菌基因组中共包含了20个与抗砷相关的基因(1个arsH,4个arsC,arsB和ACR(3)各2个,11个arsR),其中arsH-arsC2-arsB-arsR(ars1)和arsR-arsB-arsC2(ars2)分别以基因簇的形式存在,长度分别为2.8 kb和2.2 kb.采用同源重组双交换法成功构建了ars1、ars2单缺失和ars1-ars2双缺失突变株Pseudomonas sp.QSA1、Pseudomonas sp.QSA2和Pseudomonas sp.QSARS.在无砷条件下3株突变株的生长均未受到影响,砷对QSA1和QSA2的最低抑菌浓度分别降低为野生菌Tw224的4％和80％;反应48 h,这两株突变株菌的砷还原能力分别约为野生菌的9.8％和53.8％.双基因簇突变株QSARS几乎完全失去了抗砷和砷的还原能力.Tw224具有很强的抗砷能力和广谱的抗重金属能力;基因组中存在大量抗重金属相关基因,其中有两个抗砷相关基因簇,ars1起主要的抗砷作用,ars2起辅助功能.

假单胞菌;基因簇;砷耐受性;基因敲除

孙靖雅;马玉超

北京林业大学生物科学与技术学院,北京 100083

生物技术通报

[1]孙靖雅;马玉超-.假单胞菌Tw224抗砷基因簇的功能研究)[J].生物技术通报,2022(01):141-149

Tw224,arsH,arsB,arsR,arsC2,ars1,ars2,QSA1,QSA2,QSARS,砷耐受性

假单胞菌,基因簇,功能研究,砷污染,污染环境,演化出,铅锌矿区,矿区污染土壤,Pseudomonas,sp,抗重金属,生长情况,框架图,代谢工程,缺失突变,突变株,As5+,As3+,ACR,kb,同源重组,交换法,最低抑菌浓度,野生菌,两株,双基,广谱,金属相,辅助功能,基因敲除

0.195746