[发明专利]基于保守序列聚类分析的微生物抗重金属功能挖掘方法

说明书

本发明属于微生物技术领域，公开了一种基于保守序列聚类分析的微生物抗重金属功能挖掘方法，包括：目标菌株保守序列测定及分子鉴定；建立微生物抗重金属数据库并录入已知微生物抗重金属信息；基于保守序列的目标菌株聚类；目标菌株抗重金属性能验证。本发明基于数据库信息和保守序列将未知重金属抗性的微生物与已知重金属抗性的微生物进行聚类分析，挖掘该微生物可能的抗重金属种类，能够为微生物抗重金属种类挖掘指示方向，避免微生物抗重金属筛选的盲目性，为微生物重金属抗性开发提供参考。本发明是建立在遗传与功能的关系的基础上，实现了利用生物分子信息挖掘微生物的特定功能，能够对目标菌株对各类重金属的抗性特征进行潜在判断。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，尤其涉及一种基于保守序列聚类分析的微生物抗重金属功能挖掘方法。

背景技术

目前，微生物类型多、种类复杂、功能多样，为利用微生物解决环境问题提供了众多可能途径。以微生物的抗重金属性能为基础进行环境修复，是当前利用微生物进行环境污染修复的研究热点和重点应用领域，如何声宝等利用微生物抗重金属的性能发明了一种“修复重金属污染土壤的微生物菌株及其应用”(ZL 201610655203.3)，能够有效够将土壤中的可交换态镉钝化，显著降低交换态镉含量，同时对镉具有极强的耐受性，具有较强的生物修复功能，能够应用于修复重金属污染土壤和制备重金属污染修复材料中。微生物对重金属的抗性往往具有特异性，即确定的微生物往往仅对特定的重金属具有吸附功能或者耐受性。因此，确定微生物的抗重金属种类成为开发利用微生物相关功能的基础与前提。当前主要是通过重金属胁迫筛选确定微生物抗重金属的种类及浓度，具有一定的盲目性和较大的工作量，严重制约了微生物相关功能的开发利用，十分有必要发明一种挖掘微生物抗重金属挖掘的方案。保守序列是微生物生存、进化的重要遗传基础，抗重金属功能是微生物在恶劣环境生存、适应的功能基础，微生物分子序列对其功能决定具有关键作用。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：当前主要是通过重金属胁迫筛选确定微生物抗重金属的种类及浓度，具有一定的盲目性和较大的工作量，严重制约了微生物相关功能的开发利用。

解决以上问题及缺陷的难度为：微生物是地球上种类最多的生命形式，通过胁迫筛选，以了解微生物的抗重金属性能，面临工作量大，失败概率高的缺点。同时，微生物遗传结构简单，遗传变异度度高，通过遗传物质直接挖掘功能往往存在较大的不确定性。

解决以上问题及缺陷的意义为：发明以保守序列是微生物与环境长期协同进化的结果，是关系微生物生存的关键遗传物质为基础展开，通过限定以保守序列对微生物进行聚类，利用已知信息挖掘目标微生物的未知重金属抗性特征。发明通过利用已知信息挖掘微生物的潜在功能，大大降低了相关实验的机会成本和实验成本，同时不断完善的已知信息还能够不断提高功能挖掘的准确率。同时重金属污染实际修复过程中，更多是复合重金属污染，传统筛选具有复合抗性微生物的过程极为复杂、繁琐，但是首先通过聚类尽可能多的了解目标微生物的抗重金属性能，能够进一步降低工作量，提高实验的目标导向。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于保守序列聚类分析的微生物抗重金属功能挖掘方法。

本发明是这样实现的，一种基于保守序列聚类分析的微生物抗重金属功能挖掘方法，所述基于保守序列聚类分析的微生物抗重金属功能挖掘方法包括以下步骤：

步骤一，目标菌株保守序列测定及分子鉴定。

步骤二，建立微生物抗重金属数据库并录入已知微生物抗重金属信息。

步骤三，基于保守序列的目标菌株聚类。

步骤四，目标菌株抗重金属性能验证。

进一步，步骤一中，所述目标菌株保守序列测定及分子鉴定的方法为：