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1、 school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11 項(xiàng)目名稱:項(xiàng)目名稱:微生物微生物- -金屬硫化物界面金屬硫化物界面 演化及相關(guān)功能蛋白分析演化及相關(guān)功能蛋白分析申請(qǐng)人申請(qǐng)人: : 李李 娟娟 屠博文屠博文日日 期期: 2009 : 2009 年年 11 11 月月 school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology la

2、b nanjing university2009/11答辯內(nèi)容 研究意義與目的研究意義與目的 課題內(nèi)容課題內(nèi)容 合作框架合作框架 創(chuàng)新性與可行性創(chuàng)新性與可行性 預(yù)期研究成果預(yù)期研究成果 經(jīng)費(fèi)預(yù)算經(jīng)費(fèi)預(yù)算 school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11研究意義與目的1. 金屬硫化物的微生物分解帶來的重金屬污染已成為世界性重要環(huán)境問題。 微生物利用分解金屬硫化物得到能量以生長(zhǎng)、繁殖。 cu、pb、zn等重金屬隨著礦物晶格的破裂而釋

3、放出來。 微生物決定著重金屬元素的固定、游離、賦存形式。 由此,研究微生物分解硫化物礦物的分子機(jī)制分子機(jī)制,為控制重金屬污染提供依據(jù)。 school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11研究意義與目的2. 硫化物礦物與微生物相互依存,相互協(xié)調(diào)氧化氧化表面形貌演變次生產(chǎn)物變化表面基團(tuán)變遷影響菌體附著區(qū)域選擇表達(dá)功能蛋白參與吸附和分解蛋白表達(dá)調(diào)控制約制約硫化物礦物分硫化物礦物分解的微環(huán)境解的微環(huán)境產(chǎn)生產(chǎn)生影響影響 礦物的微生物分解過程

4、中蛋白參與的分子機(jī)制沒有定論 school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11研究意義與目的需要解決的問題 1.微生物參與下硫化物礦物分解過程是怎樣的?微生物有何貢獻(xiàn)?有何環(huán)境效應(yīng)?2.哪些微生物蛋白參與了礦物的分解,參與過程以及環(huán)境相應(yīng)和蛋白調(diào)控機(jī)制是這樣的? school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology lab n

5、anjing university2009/11課題內(nèi)容 選擇特征性微生物氧化亞鐵硫桿菌與特征性硫化物黃鐵礦共培養(yǎng)。研究?jī)?nèi)容: 微生物-礦物界面結(jié)構(gòu)和次生產(chǎn)物的變化,以及生物參與的影響。 微生物分解礦物過程中,篩選功能蛋白并分析其表達(dá)變化以及與次生產(chǎn)物變化的關(guān)系。 -模擬和解析蛋白如何參與分解過程以及微生物與分解環(huán)境如何相互協(xié)調(diào)和影響。 school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11合作框架蛋蛋白白和和基基因因水水平平分分析析

6、黃鐵礦分選黃鐵礦分選氧化亞鐵硫桿菌氧化亞鐵硫桿菌(a.fa.f)分離純化)分離純化模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn)礦物學(xué)分析礦物學(xué)分析重重金金屬屬元元素素分分析析次次生生礦礦物物分分析析礦礦物物表表面面分分析析蛋 白 組 學(xué) 分蛋 白 組 學(xué) 分析析篩選相關(guān)的差異蛋白,篩選相關(guān)的差異蛋白,并總結(jié)相應(yīng)的表達(dá)變并總結(jié)相應(yīng)的表達(dá)變化規(guī)律化規(guī)律驗(yàn)驗(yàn)證證解析礦物演化過程以及蛋白參與機(jī)制和協(xié)調(diào)解析礦物演化過程以及蛋白參與機(jī)制和協(xié)調(diào)機(jī)制機(jī)制微生物微生物- -礦物相礦物相互作用綜合分析互作用綜合分析及其環(huán)境效應(yīng)。及其環(huán)境效應(yīng)。 school of earth sciences and engineering school o

7、f life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11創(chuàng)新性與可行性 合作研究的創(chuàng)新之處: 本研究以黃鐵礦-氧化亞鐵硫桿菌作用界面為研究重心。礦物學(xué)和生物學(xué)相互滲透和互補(bǔ),能解決各自獨(dú)立研究無法完成的科學(xué)問題。 針對(duì)目前微生物分解礦物的分子機(jī)制尚無定論的現(xiàn)狀,進(jìn)一步研究對(duì)解析生命活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境改造機(jī)制,特別是蛋白參與的作用至關(guān)重要。為控制硫化物礦物的分解,減緩重金屬污染提供理論基礎(chǔ)。 school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobio

8、logy lab nanjing university2009/11創(chuàng)新性與可行性研究基礎(chǔ) 完成多金屬硫化物礦區(qū)的考察 -特征性的微生物和礦物選擇依據(jù) 已完成氧化亞鐵硫桿菌分離、鑒定及純化培養(yǎng) 完成純培養(yǎng)過程蛋白組學(xué)分析 -后期蛋白組學(xué)分析的保障黃鐵礦-氧化亞鐵硫桿菌共培養(yǎng)的預(yù)實(shí)驗(yàn) -共培養(yǎng)體系建立 申請(qǐng)人在碩士期間已進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的合作研究,參與國(guó)家973項(xiàng)目“若干生命活動(dòng)中礦化作用的環(huán)境響應(yīng)機(jī)制研究”(2007cb815603) school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology la

9、b nanjing university2009/11研究基礎(chǔ)圖1 礦山環(huán)境中各種原生及次生礦物的表面形貌a 黃鐵礦;b 針鐵礦;c 黃鉀鐵礬圖2 各種尺度下氧化亞鐵硫桿菌形態(tài)a 熒光標(biāo)記光鏡;b 簡(jiǎn)單染色光鏡; c、d透射電子顯微鏡 abc school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11研究基礎(chǔ)圖3 dna熒光探針標(biāo)記的氧化亞鐵硫桿菌在礦物表面形態(tài) 圖4 不同條件下,黃鐵礦表面形態(tài) a 純化學(xué)氧化;b 培養(yǎng)基無亞鐵離子 c、

10、d 培養(yǎng)基中有亞鐵離子 bcabd school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11基本信息李娟李娟地球科學(xué)與工程地球科學(xué)與工程學(xué)院學(xué)院導(dǎo)師導(dǎo)師陸建軍陸建軍研究研究領(lǐng)域領(lǐng)域礦床學(xué),地球化學(xué),地質(zhì)微生物學(xué)礦床學(xué),地球化學(xué),地質(zhì)微生物學(xué)屠博文屠博文生命科學(xué)生命科學(xué)學(xué)院學(xué)院導(dǎo)師導(dǎo)師韓曉冬韓曉冬研究研究領(lǐng)域領(lǐng)域微生物學(xué),蛋白組學(xué)微生物學(xué),蛋白組學(xué) school of earth sciences and engineering scho

11、ol of life sciencegeomicrobiology lab nanjing university2009/11預(yù)期研究成果 時(shí)間計(jì)劃09.809.12 氧化亞鐵硫桿菌-黃鐵礦共培養(yǎng)體系的建立10.110.12 分解界面礦物學(xué)分析以及微生物參與作用10.110.12 時(shí)間和空間上微生物周質(zhì)空間蛋白組學(xué)分析11.111.5 蛋白表達(dá)與礦物分解的綜合分析11.612.8 數(shù)據(jù)的整理,編寫課題總結(jié)報(bào)告預(yù)期發(fā)表文章 sci:34篇;中文核心12篇 school of earth sciences and engineering school of life sciencegeomicro

12、biology lab nanjing university2009/11經(jīng)費(fèi)預(yù)算科目科目申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)(萬元)申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)(萬元)計(jì)算根據(jù)和理由計(jì)算根據(jù)和理由一、研究經(jīng)費(fèi)一、研究經(jīng)費(fèi)14.014.0萬萬1 1、科研業(yè)務(wù)費(fèi)、科研業(yè)務(wù)費(fèi)8.08.0萬萬 (1) (1)測(cè)試測(cè)試/ /計(jì)算計(jì)算/ /分析分析 費(fèi)費(fèi)5.55.5萬萬sem,temsem,tem,icpicp,xpsxps,xrdxrd以及以及pd-2dpd-2d蛋白組學(xué)分析蛋白組學(xué)分析 (2) (2)會(huì)議費(fèi)會(huì)議費(fèi)/ /調(diào)研差旅調(diào)研差旅費(fèi)費(fèi)1.01.0萬萬礦物與微生物的采集(工具和汽車租用),會(huì)議和調(diào)研礦物與微生物的采集(工具和汽車租用),會(huì)議和調(diào)研差旅費(fèi)差旅費(fèi) (3) (3)資料費(fèi)資料費(fèi)1.51.5萬萬用于資料費(fèi)、論文版面費(fèi)等用于資料費(fèi)、論文版面費(fèi)等2 2、實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)、實(shí)驗(yàn)材料費(fèi)6.06.0萬萬(1)(1)礦物與微生物處理礦物與微生物處理1.01.0萬萬挑選高純度黃鐵礦,濾膜,高速離心瓶(挑選高純度黃鐵礦,濾膜,高速離心瓶(500ml500ml)(2)(2)化學(xué)試劑化學(xué)試劑2.02.0萬萬有機(jī)試劑,蛋白組學(xué)試劑(蛋白組學(xué)級(jí)純度)有機(jī)試劑,蛋白組學(xué)試劑(蛋白組學(xué)級(jí)純度)(3)(3)生物試劑生物試劑2.02.0萬萬引物、多克隆抗體制備,熒光染料引物、多克隆抗體制備,熒

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