利用EMS诱变技术强化Kluyvera cryocrescens M7突变株对镍污染的高效生物修复

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Enhanced nickel bioremediation by mutant strains of Kluyvera cryocrescens M7: a promising approach for environmental remediation

本研究针对工业电镀、电池制造等过程中产生的镍污染问题，通过乙烷甲基磺酸酯（EMS）诱变技术对天然耐镍菌株Kluyvera cryocrescens M7进行遗传改良。突变株2号在100 ppm Ni条件下48小时去除效率达97.43%（野生型仅48.41%），对电镀废水仍保持71.43%的高效去除。机制研究表明突变株通过调控hoxN（流入转运蛋白）和rcnA（外排蛋白）表达，实现镍离子吸收增强与外排减少的协同效应，为重金属污染修复提供新策略。

　　

工业活动（如电镀、电池制造和汽车生产）导致的镍污染已成为严峻的环境挑战。科研人员选取天然耐镍菌株——产冷克吕沃菌（Kluyvera cryocrescens）M7，通过乙烷甲基磺酸酯（EMS）化学诱变技术培育出强化镍吸附能力的突变株。实验显示：野生菌在100 ppm镍浓度下作用48小时后，通过火焰原子吸收光谱法（FAAS）检测到其镍去除率为48.41%，特异性吸附量为129.58 mg/g；而突变株2、3、16号表现卓越，去除率分别提升至97.43%、94.67%和95.47%，吸附量达213.15 mg/g、182.12 mg/g和183.49 mg/g。突变株2在真实电镀废水中仍保持71.43%的去除效率，傅里叶变换红外光谱（FTIR）进一步证实其镍离子累积量显著高于野生株。

为解析遗传机制，团队扩增并测序了镍转运关键基因——流入转运蛋白基因hoxN和外排蛋白基因rcnA及其启动子区。序列分析发现：野生株启动子的-10和-35区域与大肠杆菌（E. coli）保守序列存在错配，而突变株的hoxN启动子对齐度提升、rcnA启动子变异度增加，暗示镍流入增强与外排抑制的协同调控。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）结果佐证了该推论，显示突变株中HoxN蛋白表达上调、RcnA蛋白表达下降。本研究证实EMS诱变可通过调控金属转运蛋白表达，显著提升菌株镍生物修复效能。