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本论文以几种代表性的水生微生物（集胞藻、微囊藻、念珠藻、嗜热四膜虫和莱茵衣藻）为对象，研究了它们对砷的吸收、富集和转化的机理，同时对其中起到关键性调控作用的基因进行了克隆和功能解析。本文的主要结果归纳如下：(1)本研究探讨了集胞藻6803（synechocystis sp.PCC6803）对砷吸收和转化机理。实验结果显示：集胞藻具有较强的砷耐受和富集能力。此外，它还能将As(III)氧化为毒性较低的As(V)来解毒。该藻可以作为去除水生环境中砷的修复材料。(2)本研究证实了三种蓝藻：集胞藻6803（Synechocystis sp.PCC6803）、微囊藻7806（Microcystis sp.PCC7806）和念珠藻7120（Nostoc sp.PCC7120）能产生气态砷。编码三种蓝藻ArsM（亚砷酸甲基转移酶）的基因被克隆，将它们表达在对砷高度敏感的大肠杆菌AW3110（AarsRBC）中能提高细胞对As(Ⅲ)的抗性。两种纯化的ArsM蛋白质(SsArsM，Synechocystis和NsArsM，Nostoc)能够甲基化As(Ⅲ)。(3)本文研究了嗜热四膜虫（Tetrahymena thermophila）对五价砷累积、体内形态配比、释放、砷挥发的特性。研究结果表明：甲基砷为细胞内主要的砷形态。此外，它们还被大量的释放到培养基中。挥发砷的产量随着暴露时间和外部砷浓度的增加而增加。(4)本文考察了莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）对五价砷吸收和转化机制。结果表明：随着砷浓度和处理时间的增加，更多的胞内As(V)被还原为As(Ⅲ)。衣藻的两个砷酸盐还原酶基因（CrACR2.1，CrACR2.2）被克隆并表达在大肠杆菌WC3110(AarsC)中，二者都能恢复细胞对As(V)的抗性。