浸矿细菌-钩端螺旋菌属菌株研究进展

钩端螺旋菌属菌株在微生物浸矿工业中具有重要作用。介绍了钩端螺旋菌属菌株的种类、特性,分离、培养方法,以及近些年来有关该属菌株在分子生物学及浸矿机理方面的研究进展。     

不同能源条件下中度嗜热嗜酸细菌多样性分析

采用黄铁矿、黄铜矿、硫酸亚铁和硫粉混合物作为主要能源物质在50°C条件下分别培养中度嗜热细菌混合物,研究其细菌多样性。提取细菌基因组总DNA,采用PCR结合限制性酶切片段多态性分析(RFLP)方法进行细菌16SrRNA基因的系统发育分析,比较不同能源条件下富集培养的混合细菌群落构成的差异。从3个培养物中共获得阳性克隆303个并进行RFLP分析,对29种不同酶切谱型的克隆插入序列进行测定和系统发育分析。大部分序列与已报道的浸矿微生物16SrRNA序列相似性较高(89.1%~99.7%),归属于硫化叶菌属的耐温氧化硫化杆菌(Sulfobacillus thermotolerans)和热氧化硫化杆菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans),嗜酸硫杆菌属的喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus),钩端螺旋菌属的嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferriphilum)以及unculturedforest soil bacterium、uncultured proteobacterium。其中Acidithiobacillus caldus,Sulfobacillus thermotolerans,Leptospirillumferriphilum3种细菌为三类能源物质培养物中的优势细菌类群。L.ferriphilum在黄铁矿培养体系(53.8%)和硫酸亚铁和硫粉为能源的培养体系中(45.9%)中丰度最高;在以黄铜矿为能源物质的培养体系中,S.thermotolerans的比例大幅上升(70.1%)。关键词:中度嗜热细菌;生物多样性;生物浸矿;喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus);耐温氧化硫化杆菌(Sulfobacillus thermotolerans);嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferriphilum)     

三种浸矿细菌协同作用的回顾及展望

生物浸矿技术相比于传统的矿物加工技术具有成本低、易操作和污染小的特点,可以用来处理金精矿、低品位金矿、难处理金矿或者是高硫煤炭。为了更好地利用多种浸矿细菌的协同作用,本文综合阐述了生物浸矿的协同作用优势和存在的一些问题,对今后协同浸矿的发展做了预测。本文首先分析了3种主要浸矿细菌,包括氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌等各自的生物学特性,接着重点分析了国内外近些年来浸矿细菌的协同作用研究进展情况和作用机制,最后展望了未来二十年内浸矿技术研究的发展方向。     

生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征

【目的】本文旨在了解生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征。【方法】通过构建微生物冶金反应器中矿浆原样的16S rRNA基因文库,测定16S rRNA基因序列,分析矿浆中种群结构。同时在不同培养条件下,对样品进行富集培养,分离获得纯菌株;并对各个菌株的16S rRNA基因序列,生理生化特征及对不同矿物的氧化能力进行了分析。【结果】研究中所选生物浸矿反应器中主要的微生物物种有细菌:Leptospirillum sp.,Sulfobacillus sp.,Acidithiobacillus sp.,Spingomonas sp.及古菌Sulfolobus sp.,Ferroplasma sp.等菌属。同时分离出5株纯菌株,这些菌分别与Acidithiobacillus thiooxidans,Acidithiobacillus caldus,Acidithiobacillus ferrooxidans,Leptospirillum ferriphilum,Sulfobacillus thermosul fidooxidans相似。分离获得的菌株具有氧化硫或二价铁和不同硫化矿的能力。【结论】生物浸矿反应器是个微生物种类相对简单的生境,利用非培养和培养技术全面地了解生物浸矿体系中的微生物群落及其生理、浸矿特性,有利于洞察生物浸矿过程中微生物种群结构,强化控制种群组成及浸矿活性,从而提高生物湿法冶金的效率。     

响应面法优化Fe~(2+)的微生物氧化条件

氧化亚铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans,L.f)是一种极端嗜酸,专性自养氧化铁的细菌,能够耐受较低pH和较高的温度,被广泛应用于生物浸矿和环境治理。氧化亚铁钩端螺旋体菌的生物浸矿效率与其对Fe~(2+)氧化速率相关,因此,本文采用响应面法,通过建立二次多项式回归方程考察pH、温度、Fe~(2+)浓度及转速四个培养因素对Fe~(2+)氧化速率的影响。结果显示在pH为2.25、温度为32℃、初始Fe~(2+)浓度为175.36 mmol/L、转数为165 r/min时,Fe~(2+)最高氧化速率为0.2911 g/Lh。     

钩端螺旋体的研究进展

广义上钩端螺旋体是指螺旋体目钩端螺旋体科钩端螺旋体属的微生物,随着研究的深入,现该属微生物被划分为钩端螺旋体属（Leptospira）和细丝体属（Leptonema）17个种。由于钩端螺旋体具有独特的形态结构、进化上特殊的地位和医学上的重要意义,一直是研究者和医务工作者关注的对象。钩端螺旋体可引起钩端螺旋体病,该病是一个潜在的、严重的世界性公共卫生问题。其典型症状是黄疸、肾衰竭、出血及心肌炎与心律不齐,     

采用小白鼠分纯钩端螺旋体菌株

近年来,随着钩端螺旋体病的调查研究工作的广泛开展,在实验诊断方面,除进行大量血清学试验外,对钩端螺旋体菌株(以下简称钩体菌株)进行培养,作好菌群鉴定,对生物制品和制订防治措施提供参考。但往往由于在采集标本及实验操作过程中无菌操作不严格,而使分离出的钩体菌株发生污染。用常规方法     

包头泉山金矿浸矿酸性微生物群落优势度变化的比较研究

【目的】研究不同矿石组成对微生物群落结构的影响。【方法】选取包头泉山金矿的酸性矿坑水(Acid mine drainage,AMD)对4种不同组成的矿石样品进行浸矿,采用16S rRNA-PCR和RFLP相结合的方法,研究浸矿前后浸矿微生物种群优势度的变化情况。【结果】所选取的3个酸性矿坑水考查点之间浸矿微生物的种类及数量相似度较大,浸矿微生物结构相对变化度不大。H71和F11相对其他两个样品的群落结构差异较大,而J72和S71几乎一样,说明在钾长型和石英型矿石的选择压力下,浸矿微生物的被选择趋势是大致相同的。【结论】浸矿前后样品中浸矿微生物的系统发育分析结果表明,所考查的克隆子的序列可分为两大分支:Acidithiobacillus菌属和一个相对独立的菌属,且这两个分支内部菌株之间的发育距离较近。     

云南省蒙自酸性矿山排水微生物群落结构和功能

为探究酸性矿山排水生态系统不同环境中的微生物群落和功能,全面了解酸性矿山排水的形成和发展规律,采用高通量测序技术研究云南省蒙自某矿区酸矿水坑和周边溪水中的原核微生物群落组成,并结合样本理化特征分析影响群落结构的主要因素,进而解析菌群的环境功能。研究发现酸矿水坑中主要有广古菌门、变形菌门(包括α、γ和δ变形菌纲)、硝化螺菌门、厚壁菌门、放线菌门和酸杆菌门等类群,与周边溪水的群落结构具有明显差异。群落多样性与pH呈显著正相关,而热原体纲(Thermoplasmata)与pH呈负相关,可对群落结构起主导作用。酸矿水坑不同样本中均具有高丰度的亚铁原体属Ferroplasma (6.60%–86.34%),酸硫杆菌属Acidithiobacillus是酸矿水和沉积泥中主要的铁、硫氧化细菌,而专性铁氧化的钩端螺旋菌属Leptospirillum的丰度较低,铁卵形菌属Ferrovum几乎只存在于酸矿水中;此外,嗜酸或耐酸的异养菌广泛分布于酸矿水和沉积泥中,它们可促进铁、硫氧化菌的生长及催化矿石溶解。结果表明,pH通过影响微生物多样性和菌群分布而对酸性矿山排水环境微生物群落结构造成重大影响。     

嗜铁钩端螺旋菌中铁硫簇相关蛋白的生物信息学分析

利用在线分析软件对嗜铁钩端螺旋菌中9种与铁硫簇结构、功能及生物合成相关蛋白质基本性质、活性位点、结构和蛋白相互作用网络等方面进行了预测。9种蛋白质包含7种酶和2种非酶蛋白,酶类蛋白与机体蛋白质裂解,翻译、信号转导和能量代谢相关,非酶类蛋白为生长因子和转运结合蛋白。所有蛋白的稳定性和等电点均有差异。WP_014960240.1、WP_014960241.1、WP_014960239.1和WP_014960235.1在ISC和NIF系统中发挥着重要的作用,参与铁硫簇的组装;WP_014959988.1可能主要参与细胞生长;WP_014960813.1和WP_014961639.1可能在能量代谢中发挥重要的作用;WP_014961659.1与铜金属解毒机制有关;WP_014962089.1参与亚硝酸盐的还原。该研究为进一步用分子生物学方法验证其相互作用机制提供给了理论依据,同时为菌株改良和生物浸矿奠定理论基础。     

两株不同来源的嗜酸氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿浸出的研究

为了比较两株不同来源的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株在不同培养基中的亚铁氧化活性和黄铜矿浸出能力,本研究采用了分离自广东梅山酸性矿坑水中的菌株M1和标准菌株ATCC 23270,对其在9K培养基中的亚铁氧化活性和矿物培养基中氧化还原电位以及浸矿效率进行了测定,该矿物培养基中黄铜矿来自广东梅山.研究结果表明,菌株M1在9K培养基中需5天才能将亚铁完全氧化.而ATCC 23270只需4天,但是菌株MI的铜离子浸出效率(38%)却高于ATCC 23270(31%),浸出30天后,菌株M1浸矿体系的氧化还原电位从最初348 mV上升到520 mV,而ATCC 23270上升较小,仅从最初350 mV上升到491 mV.氧化还原电位的变化说明从广东梅山分离得到的菌株M1在浸矿体系中亚铁氧化活性比ATCC 23270更高.菌株M1比长期实验室培养的标准菌株ATCC 23270更适合当地矿物的微生物浸出,因而在生物浸出工艺中,应考虑采用分离或富集当地原生菌株来进行浸矿.     

中国钩端螺旋体参考菌株的建立与应用

本文简要介绍了中国钩端螺旋体（钩体）参考菌株的建立与应用。该参考菌株从无到有,目前已有１８个血清群７５个血清型,其中曼耗新菌群和赖等２６个新菌型已被国际确认为国际新菌群与国际新菌型。该参考菌株已在中国钩体病研究、预防、临床实验诊断、流行病学调查、医学教育和动物检疫等方面得到广泛的应用,取得了丰硕的成果     

猪肾不同采样部位钩端螺旋体菌株检出率的比较

我们根据钩端螺旋体病流行病学调查实际工作的需要,于1973年收集了180头猪肾,进行肾髓质和肾皮质部位的采样培养,对照观察其钩端螺旋体菌株检出阳性率的差异,以改进检查方法,提高检出率。 (一) 样品来源及其培养 猪肾采自江西太和、遂川县食品公司屠宰场。猪     

寄生性与腐生性钩端螺旋体之间的共同属特异性红细胞致敏物质(ESS)的探讨

寄生性钩端螺旋体(以下简称钩体)各血清(?)(型)间具有共同的属特异性红细胞致敏物质(ESS),已为大家公认。但寄生性与腐生性钩体之间的共同属特异性ESS关系如何,尚未见报道。现将笔者的有限试验资料整理报道于下,供参考。     

中国异钩虾科一新属及新种记述(甲壳纲,端足目,异钩虾科)

报道了采自云南的端足目异钩虾科沼泽宽肢钩虾1新属1新种,Eurypodogammarus helobius gen.nov.et sp.nov..宽肢钩虾属区别于其它属在躯体粗壮,每个基节鳃只有1个附鳃.文中详细描述了新属新种的个体特征及其与近似属种的比较,同时附有特征图.研究标本保存于中国科学院动物研究所.     

氧化亚铁硫杆菌亚铁氧化活性与其对低品位铜矿浸矿速率关系的研究

氧化亚铁硫杆菌是一个具有很强生物浸矿能力的细菌,本文对3株分离得到的氧化亚铁硫杆菌及一株来自菌种中心(Acidithiobacillus ferrooxidans A．f)的铁氧化活性及其这些菌株对低品位黄铜矿浸出速率进行了研究。结果显示,在所有的4株A．f菌中,菌株CMS—F1和F10—ATCCC23270的铁氧化活性较高,其对黄铜矿生物浸出速率也高。进一步分析亚铁氧化活性对生物浸矿效率的影响时发现,在A．f菌中,氧化活性高的菌株,其对低品位黄铜矿的生物浸出效果也高。     

柱式反应器处理黄铜矿过程中等嗜热微生物群落变化

从中国的多个铜矿取样,在45°C条件下富集获得了一种高效的中等嗜热浸矿富集物,探讨了该富集物在柱式反应器中浸出低品位黄铜矿的pH变化以及与Cu2+浸出的关系,并采用限制性片段长度多态性(RFLP)技术分析了微生物的群落结构和种群动态变化规律。结果表明在整个浸出过程中pH变化较为明显,且一直在1.8以上,60 d内回收了13.6%的铜。RFLP结果表明:在初期,嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillum ferriphilum)在浸出前期占有很高比例(81%),随后逐渐降低,至后期只有13%,而耐温氧化硫化杆菌(Sulfobacillus thermotolerans)和喜温硫杆菌(Acidithiobacillus caldus)的比例逐渐升高,在中期分别达到32%和23%;至末期,耐温氧化硫化杆菌达到了79%,成为优势种群。研究加深了对中等嗜热微生物浸矿特性的了解,也为中等嗜热菌处理低品位黄铜矿的工业应用提供了可供借鉴的数据。     

氧化亚铁硫杆菌的分离鉴定及培养条件优化

[目的]获得可用于浸矿的菌株,对其培养条件进行优化.[方法]从成都热电厂采集土样中分离得到一株菌株,分析该菌株的形态学特征、培养特征及16S rDNA序列,确定菌株的分类地位.利用Design-Expert软件中的Box-Behnken法设计实验,通过响应面分析对初始pH值、温度、接种量和装液量4个因素进行优化,确定其最适培养条件.[结果]获得菌株Z1,该菌为革兰氏阴性菌,短杆状,经16S rDNA鉴定为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称At.f).确定菌株最适培养条件为:pH 1.8、温度30℃、接种量14％、装液量250 mL摇瓶装60 mL培养液.在此条件下,Z1的亚铁氧化率可达99.7％.[结论]Z1菌株适合于生物浸矿的应用.     

应用安瓿内封存方法保存钩端螺旋体菌株的初步观察

应用不同条件和方法对一些钩端螺旋体菌株进行了保存试验。结果显示用柯氏培养基接种的液体培养物封存在安瓿内遮光保存于室温,效果最好。1964一1966年期间封存的133株钩端螺旋体,每一菌株分装10支安瓿。以后定期打开1至5支做暗视野镜检和接种培养。结果表明,封存半年后镜检和培养的阳性率分别为96．7％和98．6％;一年后为94．1％和96．7％;6至8年后为13．5％和49．4％。     

一个新的钩端螺旋体血清群——曼耗群

本文介绍了致病性钩端螺旋体的一个新的血清群——曼耗(Manhao)群的分群结果。曼耗群钩端螺旋体与Javanica,Celledoni Canicola,Cynopte ri,AutumnMis,Australi~,P小mona,Grippotyphosa,Hebdomadis,Bataviae,farassovi．Shetmaai,Panama等群各型没有阳性交叉反应。仅与Pyrogencs群中的alexl型I-IS 616株有共同的抗原因子联系,与P'crogenes群内pyrogenes型等其他型没有交叉反应;另外还与[cterohaemorrhagiae,Ballum群个别型有低度的,不稳定的交叉反应。因此确定曼耗群是钩端螺旋体的一个新血清群。到目前为止,本群各型地方株中除一株是由猪肾分离的外,其余菌株均获自钩端螺旋体桶患者。尚未从其它常见的宿主动物l扣获得过本群钩端螺旋体。