一株嗜酸化能异养菌Acidiphilium sp.的分离鉴定及其对Fe(Ⅲ)代谢的研究

从云南省腾冲热泉酸性泥土样品中分离得到一株好氧嗜酸异养细菌Teng-A。菌株Teng-A细胞大小0.6～0.8μm×1.0～1.5μm,单生或成链状排列,革兰氏染色反应为阴性,有周生鞭毛,不产芽孢,该菌适宜的生长温度为29～33℃、pH为3.0～4.0,可以利用许多有机物生长,但不能利用Fe(Ⅱ)、S、Na2S2O3、K2S4O6等为能源生长。菌株Teng-A基因组DNA的(G+C)mol%为69.6mol%,其16S rRNA基因与Acidiphilium属菌种的16S rRNA基因的最高相似性大于99%。根据形态学、生理生化特点及系统发育分析表明,菌株Teng-A是Acidiphilium属的一个新成员,崭定名为Acidiphilium sp.strainTeng-A。厌氧条件下,菌株Teng-A可以葡萄糖或H2为电子供体,将Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),还原速率分别为11.56mg/L.day与15.34mg/L.day。菌株Teng-A与Acidithiobacillus ferrooxidansLJ-1和Leptospirilum ferriphilum LJ-2共同培养,前3dFe2+氧化速度分别为0.44g/L.day和0.41g/L.day,比LJ-1(0.64g/L.day)和LJ-2(0.60g/L.day)单独培养时氧化Fe(Ⅱ)的速率稍慢,但当培养时间超过5d时,Fe(Ⅱ)最终被全部氧化,并且发现在共培养时,Fe(Ⅱ)氧化生成的沉淀物的形态不同于At.ferrooxidans和L.ferriphilum单独培养时产生的沉淀物的形态。最后讨论了Acidiphilium对生物浸矿和生物成矿作用的影响。

细菌的Fe(Ⅲ)还原

细菌Fe(Ⅲ)还原是生物进化过程中最早出现的生物能量代谢途径,多种古细菌和真细菌具有Fe(Ⅲ)还原能力。在细菌Fe(Ⅲ)还原的过程中,需要多种膜蛋白的参与,且受到多途径的调控,特别是多血红素的细胞色素在电子传递过程中发挥重要作用。细菌Fe(Ⅲ)还原在生命的进化和整个生物地球化学循环中起到重要作用,具重要的环境学意义。

成团泛菌MFC-3的分离鉴定及其腐殖质/Fe(Ⅲ)呼吸特性研究

从地下古森林沉积物样品中富集分离到1株腐殖质/Fe(Ⅲ)还原菌MFC-3菌株,经16S rDNA基因序列分析,该菌与成团泛菌Pantoea agglomerans WAB1951的相似性为99%,确定为成团泛菌.通过序批式厌氧实验考察了MFC-3的腐殖质呼吸活性、电子利用情况以及对4种铁氧化物的还原活性.结果表明,MFC-3能够以AQDS为唯一电子受体进行厌氧胞外呼吸,可利用的电子供体有:甲酸、乳酸、丙三醇、柠檬酸、葡萄糖和蔗糖,且AQDS还原速率顺序为:蔗糖>葡萄糖>柠檬酸>乳酸>丙三醇>甲酸;以葡萄糖作为电子供体时,48 h内0.3 mmol.L-1的AQDS被还原,同时4.5 mmol.L-1葡萄糖被消耗,菌数增殖近7倍,证明MFC-3能够进行腐殖质呼吸;MFC-3还能以多种Fe(Ⅲ)氧化物为电子受体进行厌氧呼吸,25 d内分别有2.5 mmol.L-1水铁矿、2.1 mmol.L-1纤铁矿、2.3 mmol.L-1针铁矿及0.8 mmol.L-1赤铁矿被还原溶解.本研究为胞外呼吸研究与应用提供1株适宜的模式菌株.

Fontibacter sp.SgZ-2厌氧腐殖质/Fe(Ⅲ)还原特性及电子传递机制研究

腐殖质和Fe(Ⅲ)呼吸是重要的微生物胞外呼吸形式,电子传递途径是胞外呼吸研究的核心科学问题.为全面理解1株铁还原新菌的电子转移特性和环境功能,以该菌株Fontibacter sp.SgZ-2为研究对象,考察其厌氧腐殖质和Fe(Ⅲ)还原特性,并探寻不同电子受体条件下的电子传递链组成差异.采用厌氧恒温培养法研究了菌株厌氧还原特性.结果表明,菌株SgZ-2具有还原腐殖质模式物[9,10-蒽醌-2,6-二磺酸(9,10-anthraquinone-2,6-disulfonic acid,AQDS)和9,10-蒽醌-2-磺酸(9,10-anthraquinone-2-sulfonic acid,AQS)]、腐殖酸(humic acids,HA)和可溶性Fe(Ⅲ)(Fe-EDTA和柠檬酸铁)以及铁氧化物[水铁矿(hydrous ferric oxide,HFO)]的能力.发酵性糖类(葡萄糖和蔗糖)是菌株SgZ-2还原腐殖质和Fe(Ⅲ)的最佳电子供体.另外,通过呼吸抑制剂法比较了菌株4种电子受体条件下(O2、AQS、Fe-EDTA和HFO)参与电子传递的电子载体差异.结果表明,O2和Fe-EDTA还原条件下,菌株SgZ-2的电子传递链组分基本相似,均包括脱氢酶、醌泵和细胞色素b-c.AQS和HFO还原条件下,电子传递链组分只包含脱氢酶.因而,菌株SgZ-2可溶性和不溶性Fe(Ⅲ)之间的电子传递链组分存在明显差异,并且可溶性受体之间(O2、Fe-EDTA和AQS)的电子传递链组成也不同.本研究建立了1株铁还原新菌Fontibacter sp.SgZ-2不同电子受体条件下的电子传递链模型,并将电子传递机制的研究拓展到了Fontibacter菌属.此研究将为理解该属的电子转移特性及其环境行为提供理论基础.

微生物铁呼吸机制研究进展

铁呼吸是厌氧环境中普遍存在的一种微生物代谢形式,多种古生菌和细菌都能进行铁呼吸。Fe(Ⅲ)的地球化学丰度比较高,为Fe(Ⅲ)还原菌提供了充足的电子受体,但自然中Fe(Ⅲ)多以不溶形式存在,使电子传递受阻。本文介绍了Fe(Ⅲ)还原菌的多样性,总结了4种铁呼吸机制:直接接触机制、螯合促溶机制、电子穿梭机制、纳米导线辅助机制,并对铁呼吸机制未来的研究方向进行了展望。

腐殖质还原菌的筛选及其对污染物的生物降解

为研究腐殖质还原菌在污染物生物降解及污染环境生物修复中的作用,在厌氧条件下从巢湖底泥中富集分离到一株腐殖质还原菌,命名为F1.通过电镜镜检、16S rDNA序列分析及还原活性研究,结果表明,F1为克雷伯氏菌,能够以腐殖质模式物蒽醌-2,6-双磺酸钠(AQDS)为唯一电子受体进行厌氧胞外呼吸,还原AQDS的最适温度为25℃,初始pH为8,能较好利用乳糖,对培养液中Cr(Ⅵ)具有很强的还原能力;在添加AQDS时对培养液中的对硝基苯酚(PNP)去除率可以达到81.31%,添加三价铁离子对土壤中PNP降解有一定的促进作用,去除率可以达到93.26%.研究为通过腐殖质微生物还原修复污染环境提供了数据和资料.

三价铁及其络合物光化学行为的研究进展

天然水体中,铁在氧化态与还原态、颗粒态与溶解态之间的循环有很重要的环境意义,对于天然水相的光化学氧化还原具有重要贡献。铁及其络合物具有很好的光化学反应活性,加速了天然水体环境中污染物的迁移转化速率。

一株嗜水气单胞菌HS01的偶氮还原脱色特性

【目的】研究嗜水气单胞菌HS01的偶氮染料还原脱色特性。【方法】建立HS01/偶氮染料/电子供体序批式厌氧反应体系,研究Fe(III)/腐殖质还原菌HS01以偶氮染料为电子受体的厌氧呼吸特性及影响因素;并构建HS01/偶氮染料/电子供体/铁氧化物体系,探讨铁氧化物对HS01偶氮还原的影响。【结果】HS01可将金橙I迅速还原,菌体增殖;柠檬酸、丙三醇、蔗糖和葡萄糖体系中,16 h金橙I的脱色率分别达87%、85%、88%、90%;不同pH和金橙I初始浓度条件下的脱色率不同;在反应体系中加入α-FeOOH,脱色率从90%增加至95%,Fe(II)生成量与无染料对照体系相当。【结论】HS01能以葡萄糖为电子供体,金橙I为唯一电子受体,进行厌氧呼吸;蔗糖、柠檬酸、丙三醇也可作为有效的电子供体,脱色率依次递减;甲酸、乙酸、乳酸、乙醇及丙酸不能作为HS01厌氧呼吸的电子供体。金橙I脱色的最佳pH范围为6.0 8.0;高浓度(2.0 mmol/L)金橙I负荷下,HS01仍保持高脱色率(>85%)。在HS01/α-FeOOH/金橙I体系中,异化铁还原作用与偶氮呼吸作用同时发生,异化铁还原能促进偶氮脱色,而脱色对Fe(III)还原没有明显影响。这可为铁/腐殖质还原菌在环境修复和废水处理等领域的应用提供研究积累。

热区农田长残留农药降解微生物资源发掘及其降解机理

本研究针对热区农田长残留农药过频过量使用导致的产地环境污染及土壤持续生产力下降问题，以污染环境的微生物修复理论研究为切入点，富集分离到对毒死蜱、氟磺胺草醚、苯甲酰脲类杀虫剂、乐果有直接降解功能的高效好氧降解菌，以及对百草枯、2，4M3有间接厌氧转化功能的Fe（Ⅲ）／腐殖质还原菌；克隆到有机磷水解酶基因mpd和芳基酰胺酶基因ampA；阐明了DT-1对毒死蜱和BY-1对氟磺胺草醚的好氧代谢途径；阐明了Fe（Ⅲ）／腐殖质还原菌促进2，4-D及百草枯的厌氧转化途径及机制；发明了一种基于Fe（Ⅲ）／腐殖质还原菌的百草枯快速解毒液及方法。研究成果获得系列重要科学发现，创新性强，在土壤污染控制和水污染治理领域具有良好的应用前景，百草枯快速解毒剂在药学领域具有很好的应用潜力。