[发明专利]一种去除污水中金属铬的基因的合成及其应用

说明书

技术领域

    本发明涉及一种去除污水中金属Cr的基因的合成方法,属于生物合成技术领域。

背景技术

  金属铬主要以三价和六价形式大量存在于工业废水中，Cr(Ⅵ）的毒性比Cr（Ⅲ）高100多倍，由于铬的毒性强，且不能被微生物降解，有可能在微生物的作用下转化为金属有机化合物，产生更大的毒性，通过食物链在生物体内富集到相当高的浓度，通过多种途径吸入人体，严重威胁水生生物的生存和人类的健康，已经成为各国治理废水的重点。

目前，对污染水体中铬离子的处理技术有沉淀法、吸附法、离子交换法、微生物法、钛质薄膜蒸发浓缩器法等。通常采用的是将毒性较大的Cr⁶⁺还原为毒性较小的Cr³⁺，然后通过沉淀法除去Cr³⁺。纳米TiO₂光催化法还原脱除水中络离子，铬离子的脱除率最高可达88.41%，回收利用简单，但极易受pH的影响，对铬离子的吸附不稳定；稻草秸秆可将Cr(Ⅵ)从溶液中去除,且还可将其转化成低毒的Cr，但受温度、pH值的影响；以根霉吸附水体中的重金属铬，Cr(Ⅵ)的生物吸附不受温度的影响，其去除率可达95%，但溶液的pH值会影响其吸附效果。然而这些技术都针对于含铬污水排放之前工厂的内部处理，对于被工厂处理过的低浓度含铬废水的生态净化技术还远远不足。

    其实，水生植物对水中的重金属有吸附作用，可把水中的重金属富集在植物的组织中，可以通过控制需净化水体的物理、化学性状，使植物能最有效地从水中吸收重金属，降低水中的重金属浓度，达到水体净化的目的。假稻的根茎对Cr³⁺有较强的富集能力及耐受性，其对铬的生物富集系数为57.30；水葫芦对污水中的铬有很强的富集作用达到几十万倍；海藻对铬的富集作用很强，其浓缩系数可达120000。但对于工厂达标排放的低浓度含铬废水，目前还没有一种能富集浓缩因子水平很高的生物，因此，我们有必要合成一种基因，将其应用到水生植物中，能够有效地富集污染水体中的低浓度铬，从而有效地降低污染水体中的铬含量。

发明内容

    本发明针对水生植物对达标排放的低浓度含铬废水的富集浓缩因子水平不高，提供了一种基因的合成方法，将该耐铬拟球蛋白基因注射到水体中槐叶萍的根部，使得槐叶萍能产生一种能与水体中的低浓度铬结合能力相当强的物质，导致其对低浓度铬具有富集浓缩作用，生物富集系数达到几千或几万，从而把水环境中的低浓度铬去除，解决了含铬废水的生态净化问题。

    本发明所采用的原料为：金鱼藻、氯化钙、氯化钾、半知菌、鱼孢菌、培养基，通过提取金鱼藻中耐铬基因片段、体外DNA重组、重组DNA导入受体细胞、筛选获得含耐铬拟球蛋白基因的细胞，该蛋白基因细胞与氯化钠以一定的质量比，注射到水体中槐叶萍的根部，使得槐叶萍对铬的生物浓缩达到几千甚至几万，从而最大程度地去除水中低浓度铬。

    本发明采用的技术方案是：

一种富集污染水体中铬的基因的合成方法，该方法采用金鱼藻、氯化钙、氯化钾、半知菌、鱼孢菌、培养基为原料，通过提取金鱼藻中耐铬基因片段、体外DNA重组、重组DNA导入受体细胞、筛选获得含耐铬拟球蛋白基因的细胞，该蛋白基因细胞与氯化钠以一定的质量比，注射到水体中槐叶萍的根部。

本发明中单胞球蛋白的生物制剂的合成过程：

 (1) 培养基的制备

     以质量计，葡萄糖 8~10g、磷酸氢二钾 0.2~0.5g、硫酸镁 0.1~0.2g、琼脂 10~12g、氯化钠 0.8~1.0g、 硫酸镁 0.1~0.3g、磷酸氢二钾 0.3~0.5g  牛肉膏 5.0~6.0g  蛋白胨 7.0~10.0g；将上述物质溶解，加蒸馏水定容至1000mL，分装、在高压蒸汽灭菌锅内杀菌，杀菌条件为：压力：105Kpa；温度：120°C；时间：20~30min，备用；

（2）耐铬DNA片段提取

从金鱼藻细胞中提取DNA分子，用BgIⅡ型限制性内切酶切割DNA分子，获得耐铬基因的DNA序列；

 (3)体外DNA重组

从半知菌细胞中提取质粒作为运载体，用BgIⅡ型限制性内切酶切割形成开环质粒，加入适当的DNA连接酶，将耐铬基因连接在质粒环上，形成一个重组DNA分子；

（4）重组DNA导入受体细胞与筛选