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重金属污染是一种危害较为严重的污染类型，对人类生命健康有着极大的威胁，铅污染是常见的重金属污染之一。在铅污染修复过程中，微生物尤其是细菌呈现出较大优势。但大部分修复菌株是从重金属污染环境中分离出来的，随着测序技术的发展，研究者可以分析细菌基因信息并验证其环境修复潜力，进而获得更多的修复菌株。本研究首先对Shinellasp.PQ7基因组数据进行解析，分析及验证其重金属耐受能力。PQ7在耐Pb(Ⅱ)实验中呈现出较强的耐受能力且能够合成硫化铅(PbS)纳米颗粒。其次对PQ7吸附Pb2+的能力进行研究，探究PQ7的Pb(Ⅱ)修复性能。最后通过转录组数据与qRT-PCR实验，讨论Pb(Ⅱ)对PQ7生理活动的影响，初步探讨了PQ7耐Pb(Ⅱ)机制。另外，为了探讨重金属耐受与群体感应(Quorum sensing, QS)之间的相互关系，本研究还对PQ7中QS相关基因进行表征，并在转录水平上分析不同重金属对群体感应的影响。得出以下结论：
(1)根据基因组信息分析，PQ7具有多个生物降解通路和代谢途径，且含21个重金属耐受相关基因。经验证，PQ7能耐受Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等多种重金属，其中Pb(Ⅱ)的最小抑制浓度最高(8 mmol/L)。三种培养条件下(板上，液体静置和震荡)，PQ7在含Pb(Ⅱ)环境中均能合成PbS纳米颗粒。
(2)通过研究不同条件对PQ7吸附Pb2+性能的影响，最适条件为pH=5、Pb2+初始浓度为200mg/L、生物量浓度为1.0g/L，吸附容量可达到134.2mg/g。所得数据与吸附模型拟合后发现，PQ7对Pb2+的吸附行为符合拟二级动力学模型，对不同浓度的Pb2+吸附更符合Freundlich方程。未吸附和已吸附Pb2+的细菌表征后发现，PQ7表面的羟基、磷酸等官能团在吸附Pb2+的过程中起到重要作用，并形成Pb5(PO4)3Cl和Pb10(PO4)6(OH)2。
(3)通过转录组数据分析，Pb(Ⅱ)存在时，PQ7中44.8%的基因表达受到抑制，16.5%的基因表达受到促进，大部分生理活动受到影响，部分基因被刺激表达以应对环境压力。根据qRT-PCR结果，发现Pb(Ⅱ)存在时，重金属转运基因(ZnuA、SitB、SitC和SitD)在三种培养条件下不同时间段的表达量均显著上升。这些基因编码的蛋白可能组成Pb(Ⅱ)转运系统，能将Pb(Ⅱ)泵出胞外。同时7个硫酸盐还原过程相关基因的表达量均显著下降，这说明Pb(Ⅱ)存在时该硫还原过程通路受抑制，具体原因有待探索。
(4)根据基因组搜索及功能验证，PQ7的QS信号分子主要由酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactone，AHL)组成，且ShiI和ShiR是AHL合成的关键基因。在转录组数据中，Pb(Ⅱ)存在时ShiI和ShiR表达上调，进一步研究发现，不同重金属存在时，这两个基因的表达量均显著上升。表明QS在耐受重金属时起到一定作用，但具体的作用机制有待进一步研究。
(1)根据基因组信息分析，PQ7具有多个生物降解通路和代谢途径，且含21个重金属耐受相关基因。经验证，PQ7能耐受Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等多种重金属，其中Pb(Ⅱ)的最小抑制浓度最高(8 mmol/L)。三种培养条件下(板上，液体静置和震荡)，PQ7在含Pb(Ⅱ)环境中均能合成PbS纳米颗粒。
(2)通过研究不同条件对PQ7吸附Pb2+性能的影响，最适条件为pH=5、Pb2+初始浓度为200mg/L、生物量浓度为1.0g/L，吸附容量可达到134.2mg/g。所得数据与吸附模型拟合后发现，PQ7对Pb2+的吸附行为符合拟二级动力学模型，对不同浓度的Pb2+吸附更符合Freundlich方程。未吸附和已吸附Pb2+的细菌表征后发现，PQ7表面的羟基、磷酸等官能团在吸附Pb2+的过程中起到重要作用，并形成Pb5(PO4)3Cl和Pb10(PO4)6(OH)2。
(3)通过转录组数据分析，Pb(Ⅱ)存在时，PQ7中44.8%的基因表达受到抑制，16.5%的基因表达受到促进，大部分生理活动受到影响，部分基因被刺激表达以应对环境压力。根据qRT-PCR结果，发现Pb(Ⅱ)存在时，重金属转运基因(ZnuA、SitB、SitC和SitD)在三种培养条件下不同时间段的表达量均显著上升。这些基因编码的蛋白可能组成Pb(Ⅱ)转运系统，能将Pb(Ⅱ)泵出胞外。同时7个硫酸盐还原过程相关基因的表达量均显著下降，这说明Pb(Ⅱ)存在时该硫还原过程通路受抑制，具体原因有待探索。
(4)根据基因组搜索及功能验证，PQ7的QS信号分子主要由酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserine lactone，AHL)组成，且ShiI和ShiR是AHL合成的关键基因。在转录组数据中，Pb(Ⅱ)存在时ShiI和ShiR表达上调，进一步研究发现，不同重金属存在时，这两个基因的表达量均显著上升。表明QS在耐受重金属时起到一定作用，但具体的作用机制有待进一步研究。