大肠杆菌磷酸果糖激酶基因在极端嗜酸性氧化硫硫杆菌中的表达

构建了含大肠杆菌磷酸果糖激酶 (EC 2 .7.1 .1 1 )基因pfkA的重组质粒pSDK 1 ,利用大肠杆菌pfk缺陷株筛选含目的基因的重组质粒 ,通过接合转移的方式将其导入氧化硫硫杆菌Tt Z2中 ,接合转移频率达 2 6× 1 0 - 6 。重组质粒在Tt Z2中有较好的稳定性 ,在无选择压力条件下传代 5 0次基本保持稳定 (重组质粒保留 68%以上 )。酶活性测定、SDS PAGE及RT PCR结果表明 ,pfkA基因在氧化硫硫杆菌中得到表达 ,但其表达水平低于大肠杆菌。葡萄糖可促进含pSDK 1的氧化硫硫杆菌Tt Z2的生长 ,而对照菌株的生长则未受明显影响 。

极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA在枯草芽孢杆菌中的高效分泌表达

为探索极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA在枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis WB600)中的高效分泌表达条件,对来源于枯草芽孢杆菌的9种Sec分泌途径信号肽进行筛选,结果显示信号肽Yfk N的引导分泌效率最高。在此基础上,为进一步优化PFA的分泌表达,对信号肽Yfk N的Ile3和Gln4进行饱和突变,并比较不同突变体的引导分泌效率。结果表明突变体I3G/Q4R的引导分泌效率最高,重组枯草芽孢杆菌的胞外α-淀粉酶活力高达715 U/m L。重组α-淀粉酶PFA的最适反应p H值为5.0,最适反应温度为100℃,于100℃的半衰期长达13 h,并且不依赖于Ca^(2+)。结果表明,采用信号肽I3G/Q4R,极端嗜热酸性α-淀粉酶PFA能够在枯草芽孢杆菌中高效分泌表达,这有利于其在淀粉液化工艺中的应用。

嗜酸性硫杆菌群体感应系统研究进展

嗜酸性硫杆菌(Acidithiobacillus spp.)是一类重要的极端环境微生物与工业微生物。该类细菌通过氧化硫或亚铁获得电子以固定二氧化碳进行自养生长,是驱动矿山环境酸化和重金属溶出的关键菌群,也是生物冶金等微生物浸出技术中的核心菌群。群体感应(quorum sensing,QS)系统是细菌种内及种间信息交流的重要方式,广泛分布于嗜酸性硫杆菌等化能自养微生物中,比如类似于LuxI/R的AfeI/R系统。系统介绍近年来嗜酸性硫杆菌菌体感应系统研究成果,尤其是在AfeI/R种群分布、生物学功能、调节机制及其应用研究中的新发现与新理论。讨论今后嗜酸性硫杆菌群体感应系统研究的主要方向及需要解决的关键科学问题,以促进极端微生物群体感应系统理论研究的开展与产业应用技术的开发。

嗜酸性硫杆菌脱除废镀铝膜表面铝的工艺参数及效果研究

镀铝膜袋是电子产品等的常用包装物,使用量大,废弃后铝影响了塑料膜的循环使用。由于缺乏有效和低成本的方法,镀铝膜中的金属铝未完全从镀铝膜中提取出来。因此,需开发新的方法来提高铝塑分离效率,降低成本,提高废镀铝膜的再生利用率。通过利用嗜酸菌的产酸能力等作用溶解铝进行铝塑分离,对包装用废镀铝膜表面铝进行微生物浸出实验研究,探究不同镀铝膜粒径、固液比、培养液初始pH、时间的浸出条件对嗜酸性硫杆菌混合菌株脱铝率的影响。结果表明,温度为30℃,转速为130 r/min,嗜酸菌在pH=1、粒径<0.5 mm、固液比为40时对铝的浸出率最高可达83.93%。

一株高效抗砷喜温硫杆菌工程菌的构建

利用DNA体外重组技术,将大肠杆菌质粒载体pUM3上的抗砷基因簇片段亚克隆到含有强启动子(tac启动子)并具有广泛寄主范围特性的IncQ族质粒pMMB24上,删除调节基因片段,构建了含有强启动子、可在tra基因诱动下转移的组成型表达的抗砷质粒pSDRA4。通过接合转移的方式将其导入专性自养极端嗜酸性喜温硫杆菌Acidithiobacillus caldus中,构建了冶金工程菌Acidithiobacillus caldus(pSDRA4),接合转移频率为(1.444±0.797)×10-4。表明在大肠杆菌和喜温硫杆菌之间成功地建立了一个遗传转移系统。经检测,重组质粒在喜温硫杆菌中具有较好的稳定性,在无选择压力条件下传代50次基本保持稳定(重组质粒保留76%以上)。经抗砷性能检测,与野生菌相比,构建的喜温硫杆菌工程菌抗砷能力明显提高,从10mmol/L提高到45mmol/L。

基于铀矿中本源硫杆菌对黄铁矿和铀矿浸出的协同作用

研究砂岩型铀矿床中本源嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At.f)、嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,At.t)对黄铁矿及铀矿浸出的协同作用。采用富集培养法、无机盐硅酸钠平板法对砂岩型铀矿中的硫杆菌分离纯化,通过分析菌株的形态学特征、生理生化结果及16S r DNA序列确定菌株的系统发育地位,并利用摇瓶培养法设计浸矿试验,向黄铁矿浸出体系中分别加入分离纯化的At.f、At.t及混合的At.f和At.t,检测p H值、氧化还原电位值(Eh值)的变化,浸矿40 d,测定浸矿体系的总铁离子浓度和硫酸根离子浓度,并分析黄铁矿矿渣表面形态及成分。根据黄铁矿的浸出结果,设计铀矿浸出试验,浸矿40 d,测定浸出体系中的p H值、Eh值、总铁离子浓度、硫酸根离子浓度等参数并计算四价铀的浸出率。结果表明,分离的两株优势菌中SW-2鉴定为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(At.f),SW-3鉴定为嗜酸性氧化硫硫杆菌(At.t)。At.f、At.t浸出黄铁矿和铀矿时存在协同作用,At.f为浸矿体系的强氧化剂,主要将Fe^(2+)氧化成Fe^(3+),Fe^(3+)将UO_2氧化成可溶性的UO_(2^(2+));At.t可为浸矿体系提供酸性环境;At.f:At.t=5:1试验组对黄铁矿和铀矿的浸矿效果最好,四价铀的浸出率为55.60%,黄铁矿矿渣表面形态显示细菌对黄铁矿存在直接的氧化作用;At.f、At.t高效浸出黄铁矿的菌量比例对以黄铁矿为伴生矿的铀矿的细菌浸出也具有明显的促进作用,研究结果可以为工业微生物浸铀时提供一定的支持并为以黄铁矿为伴生矿的其他矿物的微生物浸出提供参考。

生物淋滤法脱除城市生活垃圾焚烧飞灰中的重金属:底物浓度的影响

通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株(氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌)并采用序批式试验,研究了底物浓度(硫粉投加比例)对城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属生物淋滤脱除效果的影响.结果表明,5g/L的硫粉投加比例对重金属的去除与底物利用最为有利.在此条件下淋滤处理飞灰15d,Cd、Zn、Cu、Pb的去除率分别可达到89.7%、81.8%、72.6%、29.3%,硫粉的利用率达到65.2%.TLCP毒性试验表明,飞灰的重金属毒性被有效脱除.飞灰中重金属的去除或溶出主要依赖于硫杆菌生物氧化S0所导致的浆液酸化.

淋溶微生物菌株的筛选及其重金属溶出效率的研究

从汕头市12个蔬菜地监测点收集到多种微生物,采用含单质硫的Waksman固体培养基进行分离纯化,从中筛选出4株菌株。通过16S rRNA测序和NCBI数据库比对,其中两株为硫氧化硫化杆菌(Sulfobacillus disulfidooxidans),另两株为嗜酸性氧化硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans),分别将其编号为ST-A、ST-B、ST-C和ST-D。通过研究这4株菌对Cu、Pb、Zn和Cr的溶出效率评估了它们对重金属的淋溶和转化潜力。结果表明:用这两种菌处理土样,土壤溶液的pH值显著降低,说明反应过程中产生了酸性物质;两种菌株均对Cu、Zn、Pb、Cr有明显的溶出效果;从修复过程中Cu、Pb五态质量比分布来看,经过浸提后,大部分Cu、Pb被去除,Cu去除率大于Pb去除率,硫化杆菌属的去除效果比嗜酸硫杆菌属明显,硫化杆菌能将不溶态的Cu和Pb转换为可溶态。

低分子有机酸对硫杆菌活性的抑制作用及对土壤重金属脱除的影响

施用有机肥能够降低污染土壤重金属溶解性和生物可利用性,但在淹水厌氧等环境中,有机肥会分解产生大量低分子有机酸,会抑制嗜酸性硫杆菌的生物活性.通过摇瓶实验研究了低分子有机酸对硫杆菌的毒害抑制效果和不同硫杆菌对各类有机酸的耐受水平.结果表明,纯体系培养下,A.ferrooxidans和A.thiooxidans活性抑制率在72 h内达到90%以上,所需甲、乙、丙、丁酸最低浓度分别为41.2、78.3、43.2、123.4 mg·L^(-1)和81.9、230.4、170.1、123.4 mg·L^(-1).其中,甲酸对A.ferrooxidans和A.thiooxidans的抑制作用最显著,A.thiooxidans相比A.ferrooxidans对4种有机酸具有更高的耐受性.新鲜重金属污染土壤在生物酸化初期(0 h)加入4种有机酸对后续土壤酸化过程影响较小,但12 h后加入有机酸却能使土壤生物酸化基本停止,导致土壤重金属脱除率大幅度下降.这为有机肥改良重金属污染土壤的生物修复可行性提供一定理论依据.

生物淋滤法去除污泥中的重金属

本研究从剩余活性污泥中分离得到两株土著硫杆菌。对两株菌进行了分类鉴定。确立二者分别为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)和嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans,A.t)。将二者的单菌和混合菌分别接种于剩余活性污泥中,进行了为期9d的生物淋滤,对淋滤过程中的pH变化、氧化还原电位(ORP)以及重金属含量进行了检测。结果表明,生物淋滤9d混合菌对于As、Cr、Cu、Ni和Zn的去除效果最好;去除率分别达到了96.09%、93.47%、98.32%、97.88%和98.60%。对于Cd和Pb混合菌生物淋滤的去除率在第6天之后迅速下降,但是A.t单菌淋滤保持较高的去除率。

净化SO2的生物膜填料塔中微生物类群分析

对净化废气中SO2的生物膜填料塔内的微生物进行了分离纯化并做鉴定,得到一株嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans IEL001)和一株分类地位非常接近链二孢属(Bispora sp.)的极端嗜酸真菌IEL002,生物膜填料塔内的极端酸性环境和有机营养的缺乏导致生物膜上的微生物种类较为单一,多样性程度不高。本研究还发现IEL002自身并不能氧化单质硫,但它能促进Acidithiobacillus thiooxidans IEL001对单质硫的氧化。

污泥中重金属的生物淋滤

生物淋滤法（Bioleaching）是指利用自然界中一些微生物（硫细菌）的直接作用或其代谢产物的间接作用，产生氧化、还原、络合、吸附或溶解反应，将固相中某些不溶性成分（如重金属、硫及其他金属）分离浸提出来的技术。在生物淋滤中，嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillusferrooxidans，A．力和嗜酸性氧化硫硫杆菌（Acidithiobacillusthiooxidans，A．力被用作有效的淋滤载体。