[发明专利]一种降解高氯酸盐的抗辐射细菌的制备及其应用

说明书

本发明公开了一种降解高氯酸盐的抗辐射细菌的制备及其应用。将源自Dechloromonas agitata CKB的降解高氯酸盐的基因cld，pcrA，pcrB，pcrC，pcrD融入耐辐射奇球菌Deinococcus radiodurans R1基因组，构建出新的基因工程菌DR‑agitata。所得菌株兼具辐射抗性和高氯酸盐降解能力，对于改良含有高浓度高氯酸盐的高辐射区和火星表面等土壤具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一种降解高氯酸盐的抗辐射细菌的制备及其应用。

背景技术

高氯酸盐可用作火箭燃料、烟火中的氧化剂和安全气囊中的爆炸物，是自然环境中的主要无机污染物之一，广泛存在于地表水、地下水和土壤中，在许多食物和饮用水中均有发现高氯酸盐的存在。高氯酸盐作为一种内分泌干扰物，由于高氯酸根离子半径及电荷与碘离子非常接近，当其进入人体后，会与碘离子竞争进入人体的甲状腺，干扰甲状腺对碘的吸收，影响甲状腺激素T3及T4的合成和释放，导致甲状腺功能退化，影响人体发育，尤其对胚胎、孕妇、哺乳期妇女和少年儿童的影响更为显著。由于高氯酸根的正四面体结构，使其具有高度的化学稳定性和良好的迁移性，这些因素决定了其去除的困难性。

目前降解高氯酸盐的工艺包括物理法（吸附、离子交换和膜分离等技术）、化学法（金属纳米颗粒催化的氧化还原反应和电化学还原等技术）和生物法（植物修复和微生物修复等技术），其中微生物修复是目前最具发展潜力的高氯酸盐降解手段。高氯酸盐还原菌广泛存在于自然环境中，主要菌属有梭菌属（Clostridia）、偶氮螺旋体属（Azospira）[或称脱氯螺体属（Dechlorosoma）]、脱氯单胞菌属（Dechloromonas）等。高氯酸盐还原菌降解高氯酸盐的途径为：通过高氯酸盐还原酶（Pcr）将高氯酸盐首先降解为氯酸盐，然后进一步降解为亚氯酸盐，最后通过亚氯酸盐歧化酶（Cld）将亚氯酸盐降解为氯离子并产生氧气。其中高氯酸盐还原酶由操纵子pcrABCD编码，pcrA与pcrB产生的PcrAB蛋白复合体为高氯酸盐还原酶的有效催化部分，pcrC产生的PcrC蛋白负责电子传递，pcrD产生的PcrD蛋白负责PcrAB蛋白复合体的组装与修饰，而亚氯酸盐歧化酶由基因cld编码。

火星探测器在火星表面土壤检测出约0.6 %的高氯酸盐，高浓度的高氯酸盐对生物存在很大的毒害作用，这对于生命体在火星上生存是个极大的挑战。由于火星的环境极端，存在极强的辐射，而绝大多数的高氯酸盐还原菌的抗辐射性能较差，难以在火星生存，因此无法对于未来火星环境的改良提供直接有效的帮助。

发明内容

针对目前能降解高氯酸盐的抗辐射细菌的缺少，以及未来对于这种细菌可能存在的需求，本发明深入挖掘高氯酸盐还原菌和抗辐射细菌的特性，提供了一种降解高氯酸盐的抗辐射细菌的制备及其应用。

一种降解高氯酸盐的抗辐射细菌的制备方法，

1）提取D. agitata CKB的基因组；

2）以D. agitata CKB的基因组DNA为模板，参考pRADK载体的序列，设计出一对用于同源重组的引物，并利用该引物对扩增得到含cld、pcrA、pcrB、pcrC和pcrD的目标脱氯基因；