一株分离自网箱养殖区沉积物的硫氧化菌B1-1的鉴定及其硫氧化特性

【背景】海水网箱养殖是一种高密度、高投饵的人工养殖方式,其产生的硫化物污染严重影响了海水养殖业的经济效益及可持续发展。【目的】鉴定从网箱养殖区沉积物中分离得到的硫氧化菌B1-1并研究其硫氧化特性,为利用生物技术修复网箱养殖环境提供理论依据。【方法】通过形态观察、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析对硫氧化菌B1-1进行鉴定;通过摇床培养对该菌株氧化硫代硫酸盐的最适培养条件(pH、温度、底物浓度、外加碳源、外加氮源、金属离子)进行研究。【结果】该菌株被鉴定为HalothiobacillushydrothermalisB1-1。菌株B1-1生物氧化硫代硫酸盐的最适pH为8.0,最适生长温度为30°C,最适底物浓度为5.0g/L;外加碳源对该菌株氧化能力无显著影响,外加铵盐(硫酸铵或草酸铵)可以将延滞期缩短至12 h,添加Mg~(2+)可以显著提高菌株的氧化能力,氧化率达100%。【结论】Halothiobacillus hydrothermalisB1-1耐盐性较强,对硫代硫酸盐氧化率高,可作为修复受硫化物污染网箱养殖环境的潜在菌株资源。     

一株嗜盐嗜碱硫氧化菌的筛选、鉴定及硫氧化特性

【背景】沼气和天然气等清洁能源中往往会含有一定量的硫化氢,硫化氢的存在不仅污染环境,而且对人类危害很大。【目的】以硫代硫酸钠为唯一硫源从巴丹吉林沙漠盐碱湖岸边沉积物中分离筛选得到一株硫氧化菌BDL05,并研究其硫氧化特性。【方法】通过形态观察、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析对硫氧化菌BDL05进行鉴定。【结果】菌株BDL05为革兰氏阴性菌,弧状,其16S rRNA基因序列与Thiomicrospira microaerophila ASL 8-2的相似性达99.8%,将其命名为Thiomicrospira microaerophila BDL05。该菌氧化硫代硫酸盐的最适pH为9.3,最适总钠盐浓度为0.8mol/L,在以硫化钠为硫源的气升式反应器中单质硫的生成率为94.7%,生成速率为3.0 mmol/(L·h)。【结论】菌株Thiomicrospira microaerophila BDL05为嗜盐嗜碱硫氧化菌,其耐盐耐碱性较强,比生长速率快,硫化钠氧化能力较强,是一株在气体生物脱硫方面具有应用价值的菌株。     

生物浸出系统中Acidithiobacillus ferrooxidans对雄黄表面改性研究

【目的】研究Acidithiobacillus ferrooxidans BY-3对雄黄表面改性作用,为进一步研究雄黄的生物炮制技术提供实验基础与理论依据。【方法】在4组生物浸出体系中(每组包含100 mL无亚铁离子的9K培养基和0.500 g雄黄):第1组无添加;第2组添加4.469 g硫酸亚铁;第3组添加0.100 g硫粉;第4组加入4.469 g硫酸亚铁和0.100 g硫粉。在上述4组中使用A.ferrooxidans BY-3对雄黄进行生物浸出。浸出前后雄黄表面形貌及元素变化,使用扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)进行分析。【结果】4组浸出体系均发现A.ferrooxidans BY-3粘附于雄黄表面以此来产生直接作用。含Fe2+的浸出体系中雄黄表面产生非常明显的变化,含硫的浸出体系中雄黄表面变化不明显;只有Fe2+存在的浸出体系中As/S比率增高,而其余3组浸出体系中As/S比率均明显下降;另外,改性雄黄的表面存在黄钾铁矾、硫、赤铁矿、针铁矿和磁铁矿等,但未检测到砷华(As2O3)与副雄黄(Pararealgar)。【结论】A.ferrooxidans对雄黄改性具有重要作用。Fe2+对雄黄的改性具有促进作用,而硫对雄黄的改性具有抑制作用。雄黄改性前后的物化分析结果证实了生物浸出技术可有效解决传统方法制备雄黄及贮存过程中氧化和光化问题。     

冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌多样性及其硫氧化特性

冲绳海槽热液区独特的地质环境孕育了特殊的生物群落,硫氧化细菌作为生物地球化学循环的重要参与者在热液生态系统中发挥着至关重要的作用。【目的】通过硫氧化菌株的分离培养揭示冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性和硫氧化活性。【方法】采用多种培养基对冲绳海槽热液区不同沉积物样品中的硫氧化细菌进行富集培养和分离纯化;利用16S rRNA基因序列确定硫氧化细菌的分类地位并进行系统发育分析;采用碘量法对典型硫氧化菌株硫氧化活性进行检测。【结果】本研究从冲绳海槽热液区样品中共分离鉴定85株硫氧化细菌,分属于α-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌门和厚壁菌门,优势属为氢弧菌属(Hydrogenovibrio)、拉布伦氏菌属(Labrenzia)、深海海旋菌属(Thalassospira)和海杆状菌属(Marinobacter)。硫氧化活性检测结果表明,7株典型硫氧化菌株对硫代硫酸钠的降解活性介于31%–100%之间,其中泰坦尼克号盐单胞菌SOB56 (Halomonas titanicae SOB56)、南极海杆状菌SOB93(Marinobacter antarcticus SOB93)、印度硫氧化粗杆菌SOB107 (Thioclava indica SOB107)和嗜温氢弧菌CJG136 (Hydrogenovibrio thermophiles CJG136)可以完全降解硫代硫酸钠。【结论】冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性丰富,为研究该热液区的硫循环过程提供了实验材料和理论基础,多种硫氧化活性菌株的获得极大地丰富了菌种资源,为探究深海热液区硫循环的能量代谢途径和分子机制奠定基础。     

嗜酸硫化杆菌(Sulfobacillus sp.)的分离鉴定及其在黄铁矿浸取中的应用北大核心CSCD

【目的】分离、培养获得中高温硫化矿浸取菌,为利用其进行生物冶金研究及应用奠定基础。【方法】利用二价铁或单质硫为底物,对酸性热泉泥水样品进行富集培养,以获得能够氧化二价铁或还原性硫的菌株;根据形态学、生理生化特点及系统发育分析对分离菌株进行分类鉴定;通过分析黄铁矿的铁氧化速率评估菌种在生物冶金中应用的潜力。【结果】从哥斯达黎加酸性热泉泥水样品中分离得到两株好氧嗜酸兼性自养细菌Costa C和Costa E。两株菌革兰氏染色反应为阳性,细胞大小相近,分别为(0.4-0.6)μm×(2.5-4.0)μm和(0.4-0.7)μm×(2.4-4.9)μm,端生芽胞,生长温度范围均为30℃-55℃,最适生长温度分别为50℃和40℃,生长pH范围分别为1.2-5.0和1.4-5.0,最适生长pH均为2.8。可以利用Fe(Ⅱ)、S、K2S4O6等为能源进行自养生长,也可利用酵母浸粉等有机物生长。两株菌的16S rRNA基因与硫化杆菌属(Sulfobacillus)其他菌种的最高相似性大于99%,(G+C)%含量分别为56.1 mol%和56.7 mol%。【结论】形态学、生理生化特点及系统发育分析表明,研究中筛选获得的两株菌均属于Sulfobacillus属,分别定名为Sulfobacillus sp.strain Costa C和Sulfobacillus sp.strain Costa E。浸矿结果显示两株菌在45℃时可以氧化黄铁矿,氧化速率分别为63.0 mg/L·d与56.8 mg/L·d,表明两株菌具有在中高温条件下浸取硫化矿的能力。     

南大西洋深海热液区可培养硫氧化微生物多样性及其硫氧化特性

【目的】探索南大西洋热液环境中的硫氧化细菌多样性并研究其硫氧化特性。【方法】通过富集培养和分离纯化获得硫氧化细菌,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析富集菌群组成结构,采用离子色谱法对获得的硫氧化细菌硫氧化特性进行检测。【结果】从南大西洋深海环境样品中共分离到48株菌,分属于alpha-Proteobacteria(28株,58.3%)、Actinobacteria(11株,22.9%)和gama-Proteobacteria(9株,18.8%)共3个门,其中Thalassospira、Martelella和Microbacterium为优势属。DGGE结果表明深海热液环境样品中微生物多样性丰富且不同站位存在差异。硫氧化特性研究结果表明,约60%的分离菌株具有硫氧化能力,可以氧化S_2O_3~(2–)生成SO_4~(2–)。获得一株硫氧化能力较强的潜在新种L6M1-5,在实验条件下可高效氧化S_2O_3~(2–),最大氧化速率可达0.56 mmol/(L·h)。【结论】南大西洋深海热液环境中可培养硫氧化细菌多样性丰富,为研究热液环境中的硫循环过程提供了实验材料和理论参考;同时高效硫氧化菌的获得,为工业化含硫废水的处理提供了良好的菌种资源。     

嗜酸异养菌对自养菌Acidithiobacillus ferrooxidans金属离子抗性和生物浸出的影响

【目的】了解嗜酸异养菌在诸如酸性矿坑水(AMD)和生物浸出体系等极端酸性环境中对浸矿微生物产生的影响。【方法】研究由嗜酸异养菌Acidiphilium acidophilum和自养菌Acidithiobacillus ferrooxidans经长期驯化后形成的共培养体系分别在Cd2+、Cu2+、Ni2+和Mg2+胁迫下的稳定性;并将此共培养体系应用于黄铁矿和低品位黄铜矿的生物浸出实验。【结果】在上述4种金属离子分别存在的条件下,异养菌Aph.acidophilum均能促进At.ferrooxidans对亚铁的氧化,提高其对能源利用的效率。共培养体系中的异养菌Aph.acidophilum使At.ferrooxidans对Cu2+的最大耐受浓度(MTC)由2.0 g/L提高到5.0 g/L,而且共培养的细胞数量与2.0 g/L Cu2+条件下生长的At.ferrooxidans纯培养相似。另外,共培养中的At.ferrooxidans对Mg2+的MTC也由12.0 g/L提高到17.0 g/L。生物浸出实验中嗜酸异养菌Aph.acidophilum促进了At.ferrooxidans对黄铁矿样品的浸出,浸出率较其纯培养提高了22.7%;但在含铁量较低的低品位黄铜矿浸出体系中共培养和At.ferrooxidans纯培养的浸出率均低于33%。在加入2.0 g/L Fe2+的低品位黄铜矿浸出体系中,共培养和At.ferrooxidans纯培养的浸出率均得到提高,分别达到52.22%和41.27%。【结论】以上结果表明,Aph.acidophilum与At.ferrooxidans共培养在一定的环境胁迫下仍能保持其稳定性并完成各自的生态功能,并且嗜酸异养菌Aph.acidophilum适合在含铁量较高的浸出体系中与铁氧化细菌共同作用来提高生物浸出的效率。     

西藏热泉沉积物的硫氧化细菌多样性及其影响因素

【目的】探究西藏热泉沉积物中硫氧化细菌群落多样性及其环境影响因素。【方法】选取西藏5个地热区的25个热泉样点,现场测量各采样点的水体理化参数,并采集热泉水和沉积物样品。通过功能基因(硫代硫酸盐水解酶编码基因:soxB)克隆文库分析方法,研究沉积物样品中硫氧化细菌群落的组成和多样性,并统计分析其与环境参数之间的相关性。【结果】克隆文库分析结果显示,西藏热泉沉积物样品中的硫氧化细菌主要分属于α-Proteobacteria、β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria纲。研究样品中的硫氧化菌群落香农指数与溶解有机碳的浓度(R=0.489,P0.05)呈显著正相关。另外,统计发现西藏各热泉之间的硫氧化菌群落组成差异较大,其优势硫氧化细菌种群差异明显,大多数样点的优势硫氧化细菌种群为β-Proteobacteria,少量样点以α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria为主。Mantel检验结果显示,西藏热泉样品中的硫氧化细菌群落组成与温度、硫化物、电导率、海拔、总溶解固体和pH显著(P0.05)相关。【结论】西藏热泉沉积物中的硫氧化细菌群落广泛分布,且主要以变形菌门为主。地理隔离和理化差异导致了热泉沉积物样品间的硫氧化菌群落组成差异。     

污水处理系统中氨氧化古菌的富集培养以及性质

摘要:【目的】从污水处理系统中富集培养氨氧化古菌,鉴定其系统发育地位,进行初步的形态观察以及生长和代谢特性研究。【方法】使用添加抗生素的自养培养基,通过连续传代的方法富集培养氨氧化古菌,使用多种分子生物学方法检验富集纯度和古菌单一性,鉴定其系统发育地位;通过扫描电镜观察菌体基本形态;利用生长和代谢曲线计算相关性质参数。【结果】氨氧化古菌HJ-2b富集培养成功,在体系中的纯度达到93%;经16S rRNA基因鉴定属于亚硝化球菌(Nitrososphaera)属,与Nitrososphaera sp. JG1 相似度为100%,但功能基因amoA的相似度仅为72%;HJ-2b细胞呈杆状,其最大比增长速率为0.43 d－1,最大比氨氧化速率为3.9 fmol/(cell·d)。【结论】HJ-2b富集物来源于污水处理系统,对于研究氨氧化古菌在该系统中的存在条件及其在污水脱氮方面的贡献有重要意义。     

功能菌群耦合黄铁矿浸出软锰矿的研究

【目的】将3种不同来源的环境样品混合后接种至含1%黄铁矿和1%软锰矿的培养基中进行富集培养,初步得到有一定浸矿功能的混合微生物菌群。【方法】菌群继续用于黄铁矿和低品位软锰矿共同浸出,设置未接种的体系作为对照。【结果】对浸出过程中菌群结构的变化、pH、锰浸出率和浸出残渣的成分进行分析,结果发现接种过微生物菌群的浸出体系在反应15 d后,锰浸出率达到92.48%,远高于未接菌对照组的40.34%;菌群中Thiomonas sp.所占比例从最初的2%上升到浸出结束时的93%。实验组的pH从最初的4.0下降到2.5;X射线衍射(XRD)分析发现,通过生物作用浸出的残渣中含有黄钾铁矾,说明生物代谢产生了大量的硫酸。【结论】证明微生物在两矿浸出过程中通过促进黄铁矿解离,维持体系低pH等作用加速反应的进行。结果为进一步研究微生物浸矿的作用机制和开发低品位锰矿的生物浸出工艺打下了基础。