[发明专利]一种用于清除工业废水汞污染的重组质粒、构建方法、重组工程菌及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于清除工业废水汞污染的重组质粒，同时还涉及该重组质粒的构建方法、包含该重组质粒的重组工程菌及该重组工程菌的应用，属于基因工程技术领域。

背景技术

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。汞是其中一种主要的重金属污染物。农用土壤重金属污染主要来自于污水灌溉。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。因此，在废水排出工厂前进行去汞处理，对于保障人类身体健康非常重要。

废水中的汞主要有三种形态：金属汞、无机汞和有机汞，其中有机汞的毒性最大。运用生物方法对被汞污染的废水进行处理能够将对周围环境的影响降低到最小程度。在目前已知的对汞具有耐受性的生物中，假单胞菌（Pseudomonas）K-62菌株对汞的耐受性最强，其对汞的耐受性比大肠杆菌高1000倍左右。该菌具有对汞极强的耐受能力主要起因于该菌细胞内的两个质粒：pmr26和pmr28。pmr26含有两个抗汞操纵子mer，这两个操纵子之间相隔1kb左右，其中一个操纵子使该菌对无机汞和有机汞都具有抗性，而另一个操纵子对有机汞则非常敏感。将这两个操纵子分别插入到质粒pBluescript II，并命名为pmra17和pmrb01。测序后发现操纵子pmra17含有6个开放阅读框，其中5个分别被鉴定为merR、merT、merP、merA、merB1。操纵子pmrb01含有三个开放阅读框，分别被鉴定为merR、merB2、merD。MerR是一个调节基因，对结构基因的转录进行正向调控或负向调控；merD与转录共调控的功能相关；merT、merP、merA、merB分别编码二价汞离子转运蛋白、二价汞离子外周胞质结合蛋白、汞离子还原酶和有机汞裂解酶。在多数情况下，merB紧挨着位于merA的下游。PseudomonasK-62对有机汞的抗性主要源于merB1和merB2编码的裂解酶。MerB1负责将甲基汞转化为二价汞，merB2负责将苯基汞转化为二价汞，merA负责将二价汞还原为零价汞。转运蛋白merT和merP负责将有机汞和无机汞运输到细胞内，并将零价汞从外周胞质中清除出去。MerG位于merA和merB1之间，其预测的氨基酸序列含有一个引导序列，该引导序列包含一个亲水区域和一个信号肽剪切位点；该信号序列与已知的外胞周质蛋白的引导序列同源。MerG位于外胞周质上；将merG删除以后，细菌对二价汞的抗性并没有发生改变，但是对苯基汞的抗性变弱了；删除掉merG对于merA和merB编码的酶的活性也没有影响。表明merG只参与了对苯基汞的抗性，其机理可能是降低了细胞对苯基汞的通透性。

综上所述，Pseudomonas K-62对汞具有极强抗性的机理是它能够将细胞内的有机汞转化为二价汞，然后将二价汞转化为零价汞，如下：

零价汞的毒性比有机汞和二价汞要小得多，而且能够挥发掉。但这并不是解决问题的根本办法，因为挥发到空气中的零价汞会重新进入汞循环，继续对人体造成危害。因此，最好的办法是将周围环境中的汞进行聚集固定，不让它们重新进入汞循环。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于清除工业废水汞污染的重组质粒。

本发明的目的还在于提供一种用于清除工业废水汞污染的重组质粒的构建方法。

本发明的目的还在于提供一种用于清除工业废水汞污染的重组工程菌。

本发明的目的还在于提供一种重组工程菌在清除工业废水汞污染方面的应用。