建立實驗室汞汙染土壤與廢水生物反應槽評估基因工程菌 (Pseudomonas sp 和 Enterobacter cloacae)對汞產生生物復育效能

汞具有高毒性，汞被世界衛生組織列為十大危害人體健康化學物質之一，它會釋放到大氣、土壤、河川與海洋之中，極易經由食物鏈尤其是海鮮進入人體。汞中毒會造成腦 部、神經系統、心血管、消化器官與免疫系統損壞，也會導致腎臟與肺臟功能衰竭，最嚴重會讓人喪生。 因此對於環境中汞污染的整治一直是環境復育的前瞻性研究主題。相較於物理與化學整治方法，利用生物復育程序(bioremediation)進行環境污染整治是屬於對環境最友善的技術，而且也具有花費少，容易操作且較易受社會大眾接受等優點，另外生物降解過程中較沒有轉變污染物型態如化學沉澱以及產生大量有害污泥等對環境造成二次傷害。在的汞生物復育方法，使用微生物結合現代之環境分子生物技術可說是最具有潛力的整治方法。然而，以微生物清除汞對污染場址進行生物復育時，所採用的菌種，除了要具有清除汞的潛力外，更重要的是能存活並活躍的進行代謝活動。因此污染場址中的本土微生物(indigenous strains)將是進行汞污染土壤處理的最佳選擇菌株。雖然如此，本土微生物之生物復育效能常受汙染環境一些因素影響，例如汙染毒物具有高毒性，環境中營養成分不足，其他微生物競爭生存條件，進而降低其復育效能。如何強化生物效能，是本計畫欲解決問題。 雖然，已有許多菌種已被報導具有移除汞能力，但其相關分子機制仍不清楚。首先，我們必須確立菌種內何種基因與汞移除或汞抗性有關。因此，本計畫首次以次世代定序高通量技術 (RNA-seq)和 transposon mutagenesis等技術決定 transcriptome 變化和汞抗性或移除基因，此結果，將可推測菌種移汞或抗汞機制。針對南部某一處遭受汞污染場址之土壤初步進行微生物族群的探討，並且從該場址的樣本中培養出數株可清除汞的微生物，對篩選分離之清除汞本土微生物進行完整之分析探討，主要將著重於這些菌株實際應用於污染土壤清除汞分解的能力。本研究計畫之具體研究內容與目標為(1) 本土分離菌株對清除汞效率與條件之詳細評估；(2)利用次世代定序(Next generation sequencing) 和 transposonmutagenesis 決定抗汞菌株抗汞機制; (3)利用即時定量聚合酶連鎖反應 (Real time PCR, Q-PCR)分析與 Hg 移除或抗性能力有關基因; (4) cloning (基因選殖法)，建立具有對 Hg 具抗性或移除之基因工程菌; (5) 建立實驗室模場平台，測定本土菌種和基因工程菌移汞能力。