浸矿微生物共培养体系在氟胁迫下的基因调控机理探索

为了探明混合浸矿微生物的耐氟性能及其基因调控机理,应用功能基因芯片(FGA-Ⅱ)研究了5株浸矿细菌(Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270,Leptospirillum ferriphilum YSK,Sulfobacillus thermosulfidooxidans ST,Acidithiobacills thiooxidans A01,Acidithiobacills caldus S1)所构成的共培养体系在4.8 mmol/L氟胁迫下的基因表达谱.结果表明,该共培养体系中与氟胁迫相关的基因主要涉及到硫代谢、细胞膜、电子传递、解毒、碳固定、氮代谢等多个方面功能的代谢途径,而且各个途径在短时间(60 min)氟胁迫倾向于高效表达,而长时间(120 min)氟胁迫各个途径更倾向于低效表达.芯片图谱分析表明,氟胁迫下共培养体系中起主导调节作用的是其中的优势种群,但是劣势种群在氟胁迫时很大程度上辅助了优势种群的生长及其氧化活性的保持.     

氧化亚铁钩端螺旋菌的固氮供硫蛋白与底物的相互作用

氧化亚铁钩端螺旋菌的nifS基因可能在它的固氮酶成熟中发挥重要的作用.为了考察由这个基因编码的蛋白质,建立了一个关于它的可靠的完整三维分子结构.建立的结构被进一步进行绑定位点搜索,跟辅因子磷酸吡哆醛(PLP)和底物半胱氨酸进行柔性分子对接,并据此识别其关键残基.在跟半胱氨酸对接中,半胱氨酸中的氨基非常靠近His102,Lys204和PLP,半胱氨酸跟它们的相互作用能也很大,这些情况跟那些来自其他生物的固氮供硫蛋白(NifS)类似物的实验事实一致.根据这些结果,这个基因编码NifS;底物半胱氨酸能被有效地募集到激活位点.     

高浓度镍环境中不同培养条件对浸矿微生物群落的影响

为了解高浓度镍环境中不同能源条件对浸矿微生物群落组成的影响,以59g/L(1 mol/L)的镍离子作为选择压力,在不同培养条件下富集酸性环境中的微生物,并通过聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性(PcR-RFLP)技术分析微生物群落多样性.研究结果表明:在高浓度镍离子胁迫下仍存在多种微生物,分别属于变形菌门、酸杆菌和厚壁菌门.此外,研究还发现,不同的富集条件对微生物群落影响很大.当pH值为4时,以亚铁为能源的富集物中,其微生物群落主要以Acidiphilium属和Acidobacterias属为主;在以单质硫为能源的富集物中,90%的微生物属于Acidiphilium;在以硫酸亚铁、单质硫及酵母粉为能源的富集条件下,Acidiphilium和Pseudomonas 为优势种群.     

青藏高原三江源地区高寒草甸土反硝化细菌多样性的初步研究

应用PCR-RFLP和测序分析首次对青藏高原腹地三江源自然保护区高寒草甸土壤反硝化细菌基因(nirK和nosZ)的多样性和系统发育进行了探讨. 研究选用了4个海拔在4600 m以上的高寒草甸样地, 主成分分析表明样地间具有不同的理化性状. 经过PCR-RFLP分析, 在4个样品中分别获得253个nirK基因克隆和283个nosZ基因克隆, 其中nirK基因具有78个可操作分类单元(OTUs), nosZ基因具有120个OTUs. 环境因子分析表明, 海拔高度和土壤C/N比可能是影响土壤反硝化细菌的重要因素. 本研究还选取了36个nirK克隆和17个nosZ克隆进行部分基因测序分析, DNAMAN比较表明, nirK和nosZ基因序列间分别具有69%~98%和57%~97%的相似性. 在系统发育树中, 序列都可以分为4个不同的簇, 部分测定的基因序列与属于Proteobacteria的3个系统发育亚簇(α, β和γ)的已知反硝化细菌具有一定的亲缘关系, 另外一些序列与非培养细菌具有较近的亲缘关系.     

五种典型浸矿微生物的耐氟性状对比研究

在微生物冶金体系中,浸矿环境的压力很可能超出了浸矿菌种的耐受能力,提高浸矿菌种的耐受性是一个极具挑战性的难题.氟化物对微生物的生长具有很强的抑制或杀死作用.在本文所研究的五种浸矿细菌中,A.ferrooxidans的氟耐受性是最好的,其次是A.thiooxidans,再次是L.ferriphilum与A.caldus,最差的是S.thermosulfidooxidans.由此看出,中度嗜热浸矿菌比常温浸矿菌更容易被氟离子抑制.     

古矿井区域酸性矿坑水微生物群落的多样性

通过生态群落16S rRNA基因库的重建并采用限制性酶切长度多态性(RFLP)分析的方法,对铜绿山铜矿酸性矿水中微生物群落的多样性进行研究。通过RFLP对扩增出的327个16S rRNA PCR产物进行分析,对44个16S rRNA的克隆子进行测序。每个样点各有2～6个主要操作分类单元,这些操作分类单元所对应的克隆子数分别占各样点克隆子总数的56.3%～69.6%。93.8%的克隆子序列与现在的数据库中序列相似性大于90%。样点酸性矿坑水主成分分析与系统发育分析结果显示:在低pH值、高离子浓度的样点tls1与tls2中多数克隆子属于gamma-Proteobacteria(主要为Acidithiobacillus ferrooxidans)和Nitrospira科(主要为Leptospirillum);而在较高pH值、低离子浓度的样点tls3的克隆子多属于gamma-Proteobacteria(没有A.ferrooxidans)和alpha-Proteobacteria。在古矿井区域酸性矿坑水中微生物群落的多样性很低,生物地球化学特性相近的酸性矿坑水由具有相近的微生物群落组成。