用于还原二价汞离子的生物工程菌及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种用于还原二价汞离子的生物工程菌，所述生物工程菌含有表达载体，该表达载体为merR op‑ompA‑merA‑pSB1A2，其包括重组基因merR op‑ompA‑merA和pSB1A2质粒骨架。本发明专利技术还公开了一种用于还原二价汞离子的生物工程菌的制备方法和用途。本发明专利技术提供的用于还原二价汞离子的生物工程菌的可以用于在水环境中治理Hg(II)污染。将该生物工程菌投入具有Hg(II)污染的水环境中，将Hg(II)还原为Hg(0)，实现水环境的治理。本发明专利技术的生物工程菌用于治理水环境中Hg(II)污染，具有生态环保、选择性好、灵敏度高、成本低廉、可重复利用的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于还原二价汞离子的生物工程菌及其制备方法和用途
本专利技术涉及水污染治理
，具体是一种用于还原二价汞离子的生物工程菌及其制备方法和用途。
技术介绍
随着汞的广泛使用，有一部分汞随着废气、废水、废渣的排放进入环境中，对人类的生产生活和生态系统产生严重污染，甚至危害人类的生命健康。汞的生物毒性主要由无机汞和有机汞化合物引起。而有机汞化合物对人体的伤害远大于无机汞，但是目前水污染体系中的无机汞离子是汞污染的主要存在形式，并且可以在微生物的作用下转化为有机汞。因此，实现水污染体系中无机汞离子的治理尤其重要。潘沛玲、罗伟宏等进行了沉淀－吸附综合法去除废水中Hg(II)的研究，他们以南方人常见的生活垃圾柚子皮为原料，并使用ZnCl2对柚子皮进行前处理，从而使柚子皮变性，然后以变性的柚子皮对经过Na2S沉淀法处理后的废水中的Hg(II)进行吸附。实验探索出在pH为9，硫化钠加入量为0.36g/mL，加入絮凝剂FeSO4的条件下，废水中汞离子的去除率可以达到96％以上。我国的工厂广泛实施烟气脱硫的主流工艺，会产生含有重金属汞离子的废水，郭敏辉等人探究了采用螯合剂二硫代氨基甲酸盐(DTCR)对模拟废水以及电石渣脱硫废水中的Hg(II)进行处理。通过DTCR投加量以及pH这两个因素探究DTCR对废水中汞离子去除的影响，发现DTCR对汞离子的去除率很高且pH对Hg(II)的去除率影响不大。朱一民等人选用酿酒工业中使用的废弃酵母菌来吸附废水中的汞离子，他们从吸附时间、溶液pH值、啤酒酵母菌量、Hg(II)的初始质量浓度及温度等因素来探究生物吸附对水相中汞离子去除的效果，得到啤酒酵母菌对Hg(II)的最佳吸附条件，在pH＝3，吸附时间为15min时，对质量浓度为2.6g/L的Hg(II)溶液进行吸附，去除率可高达96％。尽管目前处理含汞废水的方法多种多样，包括沉淀法、化学法、吸附法等，但仍存在一些缺点不可忽略。如沉淀法容易产生二次污染，易引起水质硬化，对含汞废水处理不彻底。虽然吸附法具有重复使用、品种多样、产生的二次污染小、在污水处理中不会带入新的污染物的优点，但是吸附剂容易饱和，处理成本高，并且特异性差、灵敏度低，在除去汞离子的同时吸附对人体有益的金属离子，破坏水环境的离子平衡。生物吸附法为重金属离子汞污染的治理提供了新的途径，此方法通过微生物细胞表面展示技术将能够吸附重金属离子汞的蛋白在细菌表面展示，从而实现对汞离子的高灵敏和高选择性吸附。但是，用于生物吸附的细菌在吸附量达到饱和时，就会丧失近一步降低汞污染的能力。随着分子生物学技术的快速发展，运用基因工程技术构建高效识别且治理汞污染的基因重组微生物成为可能，为水环境中汞污染的治理提供了有力的工具。因此，亟需开发生态环保、选择性好、灵敏度高、成本低廉、可重复利用的汞污染治理技术。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种用于还原二价汞离子的生物工程菌。本专利技术还有一个目的是提供一种用于还原二价汞离子的生物工程菌的制备方法。本专利技术还有一个目的是提供一种用于还原二价汞离子的生物工程菌的用途，具有生态环保、选择性好、灵敏度高、成本低廉、可重复利用的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种用于还原二价汞离子的生物工程菌，所述生物工程菌含有表达载体，该表达载体为merRop-ompA-merA-pSB1A2，其包括重组基因merRop-ompA-merA和pSB1A2质粒骨架。提供一种用于还原二价汞离子的生物工程菌的制备方法，包括以下步骤：步骤一、利用PCR扩增反应分别实现merRop、ompA、merA基因片段的扩增，将扩增后的merRop基因片段和ompA基因片段通过重叠延伸PCR技术连接，并通过PCR扩增反应实现扩增，得到目的基因片段merRop-ompA；步骤二、使用限制性内切酶XbaI和SpeI对pSB1A2质粒骨架和目的基因片段merRop-ompA进行双酶切，使目的基因片段merRop-ompA和pSB1A2质粒骨架同时露出相同的粘性末端，通过T4DNA连接酶将目的基因片段merRop-ompA和pSB1A2质粒骨架连接，实现merRop-ompA-pSB1A2质粒的构建；步骤三、使用限制性内切酶SpeI对merRop-ompA-pSB1A2质粒和扩增后的merA基因片段进行单酶切，再用T4DNA连接酶将merRop-ompA-pSB1A2质粒和扩增后的merA基因片段连接，完成表达载体merRop-ompA-merA-pSB1A2的构建；步骤四、通过化学转化法将表达载体merRop-ompA-merA-pSB1A2转化至感受态细胞内，获得所述生物工程菌。优选的是，步骤一中的目的基因片段merRop-ompA具体通过以下方法获得：分别以全合成的merRop、ompA、merA基因序列为模板，进行第一次PCR扩增反应，再将扩增后的merRop和ompA基因片段末端的互补片段通过重叠延伸PCR技术实现merRop和ompA的连接，得到连接片段merRop-ompA，进行第二次PCR扩增反应，实现连接片段merRop-ompA的扩增，得到目的基因片段merRop-ompA。优选的是，步骤四中的感受态细胞为E.coliDH5α感受态细胞。优选的是，第一次PCR扩增反应时，merRop需要加入的引物包括ImeR-OPXF、OP-ompAUP，ompA需要加入的引物包括OP-ompADN、OmpASR，merA需要加入的引物包括MerASF、MerASR；第二次PCR扩增反应加入的引物包括IMerR-OPXF和OmpASR。优选的是，步骤二中进行双酶切时的反应温度为37℃，反应时间为1h。优选的是，步骤三中进行单酶切时的反应温度为37℃，反应时间为1h。优选的是，第一次PCR扩增反应包括30个循环，其中，一个循环依次包括98℃变性10s、55℃退火10s、72℃延伸5s；第二次PCR扩增反应包括30个循环，其中，一个循环依次包括98℃变性10s、55℃退火10s、72℃延伸10s。提供一种用于还原二价汞离子的生物工程菌的用途，该生物工程菌用于在水环境中治理Hg(II)污染。优选的是，将该生物工程菌投入具有Hg(II)污染的水环境中，将Hg(II)还原为Hg(0)，实现水环境的治理。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术提供的用于还原二价汞离子的生物工程菌的可以用于在水环境中治理Hg(II)污染。将该生物工程菌投入具有Hg(II)污染的水环境中，将Hg(II)还原为Hg(0)，实现水环境的治理。本专利技术利用PCR扩增、酶切鉴定、连接与转化等基因工程手段成功构建出质粒merRop-ompA-merA-pSB1A2，含有该质粒的生物工程菌可以通过金属调控蛋白MerR的“转录激活”机制调控汞离子还原酶MerA在微生物细胞表面的表达，MerA蛋白可以将有毒的Hg(II)转变为毒性很小且具有挥发性的金属Hg(0)，从而降解水环境中的汞离子。对低浓度和高浓度的汞离子，汞离子还原酶MerA均呈现一定的还原效果，并且，还原率随时间呈增长的趋势。汞离子还原酶MerA只还原水环境中的汞离子，不还原其他的金属离子，表现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于还原二价汞离子的生物工程菌，其特征在于，所述生物工程菌含有表达载体，该表达载体为merR op‑ompA‑merA‑pSB1A2，其包括重组基因merR op‑ompA‑merA和pSB1A2质粒骨架。

【技术特征摘要】
1.用于还原二价汞离子的生物工程菌，其特征在于，所述生物工程菌含有表达载体，该表达载体为merRop-ompA-merA-pSB1A2，其包括重组基因merRop-ompA-merA和pSB1A2质粒骨架。2.如权利要求1所述的用于还原二价汞离子的生物工程菌的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、利用PCR扩增反应分别实现merRop、ompA、merA基因片段的扩增，将扩增后的merRop基因片段和ompA基因片段通过重叠延伸PCR技术连接，并通过PCR扩增反应实现扩增，得到目的基因片段merRop-ompA；步骤二、使用限制性内切酶XbaI和SpeI对pSB1A2质粒骨架和目的基因片段merRop-ompA进行双酶切，使目的基因片段merRop-ompA和pSB1A2质粒骨架同时露出相同的粘性末端，通过T4DNA连接酶将目的基因片段merRop-ompA和pSB1A2质粒骨架连接，实现merRop-ompA-pSB1A2质粒的构建；步骤三、使用限制性内切酶SpeI对merRop-ompA-pSB1A2质粒和扩增后的merA基因片段进行单酶切，再用T4DNA连接酶将merRop-ompA-pSB1A2质粒和扩增后的merA基因片段连接，完成表达载体merRop-ompA-merA-pSB1A2的构建；步骤四、通过化学转化法将表达载体merRop-ompA-merA-pSB1A2转化至感受态细胞内，获得所述生物工程菌。3.如权利要求2所述的用于还原二价汞离子的生物工程菌的制备方法，其特征在于，步骤一中的目的基因片段merRop-ompA具体通过以下方法获得：分别以全合成的merRop、ompA、merA基因序列为模板，进行第一次PCR扩增反应，再将扩增后的merRop和ompA基因片段末端的互补片段通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，陈阳清，韦娜，金楠皓，郑亚楠，庞婷，刘婷，梁乐桂，
申请(专利权)人：广西师范学院，
类型：发明
国别省市：广西,45