Cu^2+胁迫对Acidithiobacillus ferrooxidans亚铁氧化代谢及胞外电子传递影响

为了查明Cu^2+胁迫影响Acidithiobacillus ferrooxidans(At.ferrooxidans)亚铁氧化代谢机制,本研究设计了由低到高Cu^2+浓度(0~25 g/L)胁迫环境,利用邻菲啰啉分光光度法、实时荧光定量PCR和循环伏安法等分析手段分别探究了不同Cu^2+浓度胁迫下At.ferrooxidans亚铁氧化率、亚铁氧化电子传递链rus operon相关基因表达及胞外电子传递的响应情况。结果表明:Cu^2+胁迫浓度由0 g/L增加至25 g/L时,At.ferrooxidans菌亚铁氧化活性显著降低(25 g/L Cu^2+,对应下24 h亚铁氧化抑制率约为50%),rus operon相关基因表达显著下调(尤其是细胞内膜蛋白编码基因Cyc1和细胞色素c氧化酶编码基因CoxBACD分别下调12.4倍和4~6倍),Fe2+氧化胞外传递电子能力也降低(循环伏安曲线还原峰值29.0μA(对照组,0 g/L Cu^2+)和26.5μA(25 g/L Cu^2+))。综上所述,高浓度Cu^2+胁迫引起At.ferrooxidans菌亚铁氧化代谢Rus operon相关基因表达显著下调,造成胞外电子传递速率降低,最终导致At.ferrooxidans菌亚铁氧化率降低。

Ni^(2+)胁迫下嗜酸氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化应激效应

【目的】嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)作为湿法冶金的主要功能菌,其在重金属Ni^(2+)胁迫下的亚铁氧化应激机制还不清楚。【方法】在两步法培养体系中,设计由低到高Ni^(2+)胁迫浓度,利用分光光度法、电化学法和实时荧光定量PCR法等从宏观到微观探究Ni^(2+)胁迫下A.ferrooxidans菌亚铁氧化应激效应。【结果】两步培养法体系下A.ferrooxidans菌能够耐受较高浓度的Ni^(2+)毒性(≤30 g/L Ni^(2+))。当Ni^(2+)胁迫浓度增加至40 g/L时,与对照组(不添加Ni^(2+)胁迫)相比,A.ferrooxidans亚铁氧化率和速率显著降低(24 h的亚铁氧化抑制率约为59.4%),亚铁氧化代谢相关的rus操纵子各功能基因的表达量也显著下调,尤其是基因cyc1(最高下调了16倍)和coxBACD(4个不同亚基最高下调2.7–7.4倍);同时Fe^(2+)氧化相关的胞外电子传递能力也降低,对照组(0 g/L Ni^(2+),29.0μA)最大还原峰电流值高于实验组(40 g/L Ni^(2+),24.5μA)。【结论】超高浓度Ni^(2+)胁迫环境对A.ferrooxidans菌有毒性,导致该菌rus操纵子上各功能基因表达量下调,同时造成胞外电子传递速率降低,最终致使A.ferrooxidans菌亚铁氧化能力降低。研究结果将为含Ni固废高效生物浸出提供理论支持。