变温X-射线衍射方法对珍珠相变的研究

本文用X-射线高温衍射附件对珍珠结构及其相变进行了测定,发观珍珠由霰石型碳酸钙向方解石型碳酸钙的转变经历一个温度区间,并非在某一温度下产生突变;探讨了这种转变过程中钙离子和碳酸根离子在晶体中位置变化的模型,影响珍珠形成霰石型结构的因素。并且联系在研究鸡胚发育过程中发现有球霰石结构的碳酸钙这一事实,对生物体存贮钙的方式进行一些讨论。     

几种生物CaCO3霰石结晶的取向性

CaCO3结晶广泛分布于生物界,其主要结晶形式为方解石、霰石及球霰石。用X－射线衍射法对三角帆蚌及合浦珍珠母贝的珍珠层、墨鱼骨和大黄鱼耳石的CaCO3结晶进行测定,发现各样品均有一定取向性,以三角帆蚌和合浦珍珠母贝珍珠层的取向性为最强,墨鱼骨的取向性次之,大黄鱼耳石的取向性最小,以上材料粉末样的衍射分析表明,各样品对应d值间差异极小,均为X射线衍射卡（5－0453）所表征的CaCO3霰石结构。     

沙根骨中碳酸钙矿化微生物分离筛选及鉴定

沙根骨(自命名)是在宁夏中卫地区发现的以碳酸钙为主的胶结物质将周围的沙子凝聚在一起形管状物。对沙根骨中碳酸钙矿化微生物进行了分离筛选,共分离到12株菌株,其中3#菌株有较强碳酸钙矿化能力,在经1.0%CaCl2液体培养基中振荡培养的72 h后,能形成矿物沉淀并形成薄膜挂壁。沉淀物质经扫描电镜(SEM)及X射线粉末衍射(XRD)分析,确定为方解石和球霞石混合晶型的碳酸钙晶体。根据其形态特征、生理生化以及16S rDNA对3#菌株进行了鉴定,初步认定了该菌为类芽孢杆菌属,命名为Paenibacillus sp.s3,为进一步研究沙根骨的形成机理奠定了良好基础。     

一株黑曲霉(Aspergillus niger)对羟基磷灰石合成的诱导

【目的】研究利用真菌诱导的方式合成羟基磷灰石(HAP)。【方法】采用含不同浓度Na2HPO4和CaCO3的PDA(Potato Dextrose Agar Medium)液体培养基,研究黑曲霉作用诱导HAP合成,并用透射电镜(TEM)观察诱导形成的矿物晶体形态和结构、用X射线衍射(XRD)法确定矿物种类。【结果】主要研究结果如下:(1)在含有合适浓度的Na2HPO4和CaCO3的PDA液体培养基中,接入黑曲霉可以诱导HAP晶体的合成。(2)黑曲霉对HAP合成的诱导作用跟反应时间有关,反应时间越长,越有利于生成HAP。分析认为黑曲霉对HAP诱导作用是因其代谢产酸造成对CaCO3的溶解以及菌丝体对Ca2+的富集作用,在菌丝球内先形成白磷钙石,然后进一步转化为羟基磷灰石。【结论】黑曲霉在含Na2HPO4和CaCO3的PDA液体培养基中能诱导羟基磷灰石的生成。由于黑曲霉诱导合成HAP的反应条件温和,制备工艺简单,成本低,因此具有潜在应用前景。     

一株岩石放线菌对碳酸钙形貌的影响北大核心CSCD

【目的】微生物诱导成矿是近年来地质微生物学领域研究中的热点之一。采用一株分离自喀斯特地区的岩生放线菌DHS C013^T菌株,研究该菌株及其代谢产物在由NaHCO3、Ca（NO3）2.4H2O组成的成矿体系中对CaCO3生成及形貌的影响。【方法】将在葡萄糖麦芽酵母提取物（MGYP）培养液中培养的放线菌上清液、菌丝球、发酵液以及无菌的MGYP培养液和超纯水分别加入成矿体系,SEM观察不同处理成矿体系中的底部沉淀物。【结果】在超纯水成矿体系中只形成标准菱面体方解石,而在添加放线菌及其代谢产物甚至含有机质的培养液则可形成形态各异的CaCO3晶体,如球形、哑铃以及表面具有鳞片状的柱形。这些特殊形态的CaCO3晶体的形成,可能是在放线菌的菌丝球和菌丝片段以及胞外分泌物上成核和逐渐生长的结果。【结论】放线菌菌丝体及代谢产物对调控和影响CaCO3的晶体形貌有重要作用。研究结果对进一步认识放线菌及其代谢产物诱导生物成矿提供了新的证据。     

赖氨酸芽孢杆菌GW-2菌株作用下碳钙镁石的形成

摘要:【目的】微生物诱导碳酸盐矿物沉淀机理的研究有可能为CO2的矿物捕获提供科学依据。【方法】本研究在Mg/Ca 为2的B4培养基中对赖氨酸芽孢杆菌GW-2菌株进行了为期50天的培养实验,同时完成了一组无菌对照实验。在实验过程中,对沉淀物重量、培养液的pH值、电导率及其中细菌数量、Ca2+ 和Mg2+浓度等进行了动态监测。利用扫描电子显微镜对矿物形态进行了跟踪观察,利用X-射线衍射仪对矿物成分进行了测定。【结果】(1)在对GW-2菌株进行培养的过程中发现,沉淀物的质量随着培养时间的延长而逐 渐增加,而在无菌对照实验中未收集到沉淀物;(2)各时间段平均沉淀速率与细菌数量之间(r=0.67,P＜0.05)、沉淀物质量与培养液pH值之间(r=0.79,P＜0.05)均具有显著的正相关关系;(3)沉淀物质量与电导率、Ca2+和Mg2+浓度均呈极显著的负相关关系(r分别为0.89、0.93和0.98,P＜0.001);(4)在赖氨酸芽孢杆菌作用下,3种碳酸盐矿物按如下顺序先后形成:非晶态碳酸钙→碳钙镁石→高镁方解石。【结论】(1)赖氨酸芽孢杆菌GW-2菌株具有诱导碳酸盐矿物形成的能力;(2)细菌数量是控制碳酸盐矿物沉淀的直接因素,而较高的pH值是碳酸盐沉淀的必要条件;(3)电导率以及Ca2+和Mg2+浓度的明显降低可以间接地指示碳酸盐矿物沉淀的发生;(4)碳钙镁石可能主要是非晶态碳酸钙经过老化作用而形成,碳钙镁石可能经脱镁作用转变为高镁方解石。     

织金洞钟乳石沉积物表面可培养细菌多样性和网络分析

【背景】洞穴环境中蕴含丰富而独特的细菌资源,对洞穴环境中细菌的分离培养有助于了解洞穴细菌多样性及细菌资源的挖掘和利用。【目的】利用不同培养基分离细菌,探究钟乳石表面可培养细菌的多样性及其种间互作关系。【方法】通过11种培养基对织金洞内钟乳石沉积物表面的细菌进行分离纯化,并利用16S rRNA基因序列分析初步确定分离菌株的分类地位。在R软件下,通过Bipartite包分析可培养细菌属间的相互作用。【结果】从钟乳石沉积物表面共分离出206株细菌,它们隶属于4门25属45种,香农(Shannon)指数为4.78,辛普森(Simpson)指数为0.95。变形菌门(Proteobacteria)和芽孢杆菌属(Bacillus)分别为样品中可培养细菌的优势门(47.09%)和优势属(29.61%)。无机寡营养培养基有助于洞穴钟乳石沉积物细菌的分离。属水平-采样点网络分析表明,可培养细菌分布具有非随机、显著的嵌套性。芽孢杆菌属(Bacillus)、德沃斯氏菌属(Devosia)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、节杆菌属(Arthrobacter)和短杆菌属(Brevibacterium)在细菌群落中存在较多的有效合作值(Effective Partners)和亲密度(Closeness),被其他细菌所依赖程度(Species Strength)较高,是该群落中的重要组成类群。【结论】织金洞内钟乳石沉积物表面存在丰富的细菌资源,分析细菌类群在群落中的作用应结合细菌相对丰度和网络分析。     

马里亚纳海沟沉积物可培养异养细菌的多样性及其DMSP降解能力

【目的】马里亚纳海沟是地球上最深的海沟,具有超高静水压力、低温、无光等生境特征,蕴含独特的微生物资源。二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulphoniopropionate,DMSP)是海洋环境中最丰富的有机硫分子之一,海洋异养微生物可裂解DMSP产生"冷室气体"二甲基硫(dimethyl sulfide,DMS),在全球硫循环和气候变化中发挥着重要作用。本研究对马里亚纳海沟沉积物异养细菌进行分离鉴定,并研究其DMSP降解能力,为阐明深渊微生物的生命过程提供独特的微生物资源。【方法】本文以马里亚纳海沟5个站位的沉积物为研究对象,利用3种常规异养菌培养基(2216E、R2A和TCBS)及2种异养菌富集培养基(TCBS肉汤和碱性蛋白胨水)在4°C、16°C和28°C下进行细菌分离培养,通过16Sr RNA基因测序鉴定其分类地位,并对代表菌株进行DMSP降解能力检测。【结果】共分离鉴定异养细菌1057株,分属于4个门、7个纲和76个属。γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为优势菌群,占据可培养异养细菌总数的61.4%,假单胞菌属(Pseudomonas)和盐单胞菌属(Halomonas)为主要的优势属;变形菌门(Proteobacteria)相对丰度在沉积物各层样品中均占绝对优势。厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度深层高于表层。碱性蛋白胨水和TCBS肉汤培养基分别对放线菌纲(Actinobacteria)和芽孢杆菌纲(Bacilli)具有更好的选择性;101株细菌与其最相似物种的16S rRNA基因相似度小于98.65%,为潜在新分类单元。本文进一步选取134株异养细菌进行DMSP降解能力测定,发现52株(38.8%)具DMSP裂解活性。【结论】马里亚纳海沟沉积物中可培养细菌及DMSP降解菌株均具有较高的多样性,我们的研究为进一步开展深渊微生物生命过程研究提供了宝贵的微生物资源。     

厚壳贻贝whirlin类贝壳基质蛋白的重组表达与功能分析

贝壳历来是生物工程和材料学研究的重要对象。贝壳中的贝壳基质蛋白质在贝壳的形成与发育过程中具有重要的调控作用。Whirlin类蛋白质(Whirlin-like protein,WLP)是一种从厚壳贻贝(Mytilus coruscus)中鉴定的新型贝壳基质蛋白质。序列分析结果显示,该蛋白质含有PDZ(postsynaptic density/Discs large/Zonula occludens)结构域,而该结构域对贝壳生物矿化的影响目前尚无报道。为深入了解WLP在贝壳形成中对碳酸钙晶体的影响,在序列分析基础上,采用密码子优化结合原核重组表达,获得其重组表达产物后,开展了重组WLP对碳酸钙晶体形貌及晶型的影响研究,结晶速度抑制以及碳酸钙晶体结合分析。分析结果表明,重组WLP能诱导文石型碳酸钙晶体的形貌和方解石型碳酸钙晶体的晶型发生改变;同时重组WLP对碳酸钙晶体具有结合作用,且能抑制碳酸钙晶体的结晶速度。上述结果表明,WLP对贝壳的形成及发育具有重要影响,并可能在贝壳肌棱柱层的形成中发挥了重要作用。     

球形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sphaericus)和嗜冷芽孢八叠球菌(Sporosarcina psychrophila)介导形成白云石晶体

【目的】白云石(Dolomite)是一种含有钙镁的碳酸盐矿物[CaMg(CO3)2],广泛存在于陆地和海洋等环境并常与油气埋藏共存。尽管白云石(或岩)的发现已经有三百多年的历史,但是对白云石的成因仍然没有定论,地质学上称之为"白云石之谜"。20世纪90年代Vasconcelos C.提出了"微生物白云石模型",为白云石成因的研究带来了新的思路。但是这一模型并不完善,白云石的形成与所介导的微生物生理状态以及环境参数之间的关系不明确。另外,所有报道的实验都是在地表压强条件下进行,无法表征自然界中白云石所处的高压环境。本研究中引入压力这一环境参数,结合菌株本身生理特性参数,综合考察多重因子对微生物介导形成白云岩的影响。【方法】利用球形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus sphaericus)和嗜冷芽孢八叠球菌(Sporosarcina psychrophila)两株具有尿素水解活性的细菌作为生物材料,在不同的温度(15°C和30°C)压强(常压和20 MPa)氧气浓度(常压好氧条件和常压微氧条件)不同的尿素水解活性下进行生物矿化实验。通过SEM(扫描电子显微镜)和EDS(X射线能谱分析)相结合的方法观察沉淀物形貌和矿物成分构成。通过XRD(X射线衍射分析)定性测定碳酸盐矿物沉淀物的种类。【结果】球形赖氨酸芽孢杆菌和嗜冷芽孢八叠球菌在实验中所设计的所有矿化条件下都能够介导形成碳酸盐矿物沉淀。XRD和SEM检测均证实球形赖氨酸芽孢杆菌在30°C的20 MPa微氧条件下能够介导形成不规则菱面型和椭球型白云石。高压条件更有助于白云石的形成。除了白云石晶体,实验中还观察到有其他矿物(如方解石,碳氢镁石,钙镁碳酸石等)。【结论】实验证实球形赖氨酸芽孢杆菌和嗜冷芽孢八叠球菌具有矿化能力,特别是球形赖氨酸芽孢杆菌具有介导形成白云石的能力。微生物介导形成的碳酸盐矿物组分受到微生物的代谢活性以及温度、压力等生物矿化实验条件控制。这一研究结果帮助完善"微生物白云石模型",为解释白云石的深部成因提供数据支持。     

矿泉水水井取水管道内壁附着物分析研究

矿泉水水井因污染而在取水管道内壁形成大量的褐色粘液状粘泥 ,显微形态观察表明 ,典型样品中的粘泥主要为细菌污染大量繁殖形成的生物膜。样品经HCl处理后 ,其中黄褐色晶体、霉菌样丝状体消失 ,显示晶体和丝状体为金属沉积物 ;样品滴加亚铁氰化钾和HCl,出现普鲁士蓝沉淀 ,证明了样品中的金属沉积物是含铁物质 ,从而推断取水管内壁附着物主要为铁细菌大量繁殖 ,氧化铁、沉积铁而形成的生物膜。从生物膜中取样进行微生物分离培养 ,铁细菌检出阳性 ,固体培养物同样与亚铁氰化钾反应出现普鲁士蓝沉淀 ,且显微形态与样品中微     

Eridites undulatum壳体微细构造

利用偏光显微镜及扫描电子显微镜观察了假直角石类Ｅｒｉｄｉｔｅｓｕｎｄｕｌａｔｕｍ的体管沉积及气室沉积微细构造特征,体管沉积内部有机质层及矿物晶体层形态及厚度较稳定。气室沉积中有机质层及矿物晶体层形态及厚度变化大,晶体层内部具有柱状晶体。基于内部微细构造特征,推测体管沉积由软体上皮细胞直接分泌而成,气室沉积由体液渗透连接环在气室内表面上形成矿化基质后通过有机质层及矿物晶体层不断加积而成。另外,通过与石炭纪其它假直角石类内部沉积微细构造特征的比较,认为假直角石类内部沉积的微细构造特征不具有分类学意义。     

梭菌MH18 菌株诱导碳酸盐矿物的形成

【目的】研究细菌作用下碳酸盐矿物的形成过程有助于了解微生物成矿的机理。【方法】在LagoaVermelha培养基中(Mg/Ca为6:1)对一株分离自土壤样品的梭菌MH18菌株进行了为期35天的碳酸盐矿物培养实验,同时还完成了一组无菌对照实验。利用X-射线衍射技术对沉淀物的矿物成分进行了测定,利用光学显微镜和扫描电子显微镜对沉淀物的形态进行了系统的观察。【结果】MH18菌株在Lagoa Vermelha培养基中诱导形成了以高镁方解石为主的碳酸盐矿物;这些矿物起初具有哑铃状的外形,后来发展为球状;无菌对照实验中出现少量沉淀物,但X-射线衍射技术图谱显示它们是非晶态物质。【结论】MH18菌株具有促进碳酸盐矿物结晶的功能;碳酸盐矿物的特殊形态(哑铃状和球状)可能与细菌形态存在着某种成因上的联系。     

桂西北喀斯特典型土壤有机碳矿化过程中微生物活性的变化

为了研究喀斯特地区典型土壤有机碳积累与转化过程,采取野外取样分析与室内培养相结合的方法,以红壤为对照,采集2种喀斯特典型土壤(即棕色石灰土和黑色石灰土),设置不添加外源物质(CK)、添加14C标记的稻草(T1)、添加碳酸钙粉末(T2)和同时添加14C标记的稻草与碳酸钙粉末(T3)4个处理,进行室内培养试验,以土壤微生物指标(微生物生物量碳、基础呼吸、微生物碳熵和代谢熵)指示土壤有机碳积累与转化过程。结果表明,土壤有机碳矿化过程中,土壤呼吸的累积量依次为黑色石灰土>棕色石灰土>红壤(P<0.05)。微生物碳熵随土壤有机碳矿化变化依次为黑色石灰土>棕色石灰土>红壤(P<0.05)。同时添加外源稻草和钙对提高土壤微生物碳稳定性的效果最强。桂西北喀斯特地区土壤微生物指标的变化因土壤类型不同而存在差异。利用微生物指标来衡量土壤有机碳稳定性较为可靠。     

几种生物CaCO_3霰石结晶的取向性

ＣａＣＯ３结晶广泛分布于生物界,其主要结晶形式为方解石、霰石及球霰石。用Ｘ－射线衍射法对三角帆蚌及合浦珍珠母贝的珍珠层、墨鱼骨和大黄鱼耳石的ＣａＣＯ３结晶进行测定,发现各样品均有一定取向性,以三角帆蚌和合浦珍珠母贝珍珠层的取向性为最强,墨鱼骨的取向性次之,大黄鱼耳石的取向性最小,以上材料粉末样的衍射分析表明,各样品对应ｄ值间差异极小,均为Ｘ射线衍射卡（５—０４５３）所表征的ＣａＣＯ３霰石结构。     

一份南海深海沉积物样品中可培养细菌的多样性

海洋沉积环境蕴含丰富的微生物资源。对深海难培养微生物的分离培养,不仅有利于深海微生物资源的挖掘与利用,也有利于对深海微生物学的研究。本研究采用多种培养基分离获得细菌菌株纯培养,并通过16S r RNA基因序列鉴定,对我国南海海域1个4 000 m水深的深海表层沉积物样品的可培养细菌多样性进行初探。共设计23种分离培养基,经过选择性分离培养最终获得612株细菌菌株,分别隶属于厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的9目10科27个属级类群,可培养优势类群为厚壁菌门,占所有分离物种数量的85.8%,包含13个16S rRNA基因序列相似性低于98%的潜在新物种。海洋琼脂类培养基适合培养不同种类的海洋细菌类群,放线菌选择性分离类合成培养基对放线菌类群的分离效果较好。最终获得一些与具有产抗生素、细胞毒素、高效酶活、耐受不良环境、降解污染物等特殊功能微生物相近的菌株。研究结果表明,该深海沉积物样品的可培养微生物资源、潜在新物种和微生物生理特性丰富多样,研究深海环境难培养微生物的分离策略及其微生物适应生理特性对研究极端环境微生物打下了基础。     

普通和稀释培养基研究太湖沉积物可培养细菌的多样性

采用普通牛肉汁培养基和 10倍稀释的普通牛肉汁培养基 (以下简称稀释培养基 )研究太湖沉积物中细菌多样性 ,发现在稀释培养基上生长的细菌数量普遍是在普通牛肉汁琼脂培养基上生长的细菌数量的 3～ 5倍。分离得到纯培养物的 16SrDNA部分序列 (5′端约 5 0 0bp)分析表明 ,不同培养基上生长的优势细菌类群存在差别 :普通培养基生长的细菌主要为γ_Proteobacteria(35. 1% ) ,其次为Actinobacteria(2 4 5 % )和Firmicutes(2 2 . 3% )等类群 ,其中大部分细菌与假单胞菌属 (Pseudomoas)、芽孢杆菌属 (Bacillus)和节杆菌属 (Archrobacter)细菌的系统关系密切 ;稀释培养基生长的细菌则主要为Actinobacteria(2 7. 1% )、Firmicutes(2 5 . 7% )、α_Proteobacteria(2 1. 4 % )和γ_Proteobacteria(15. 7% )等类群 ,与芽孢杆菌属 (Bacillus) (2 5. 7% )发育系统关系密切的细菌为优势属。研究结果表明同时采用两种培养基有助于从太湖沉积物中分离到更多种微生物。     

Eridites undulatum同体微细构造

利用偏光显微镜及扫描电子显微镜观察了假直角石类Ｅｒｉｄｉｔｅｓ ｕｎｄｕｌａｔｕｍ的体管沉积及气室沉积微细构造特征,体管沉积内部有机质层及矿物晶体层形态及厚度较稳定。气室沉积中有机质层及矿物晶体层形态及厚度变化大,晶体层内部具有柱状晶体。基于内部微细构造特征,推测体管沉积由软体上皮细胞直接分泌而成,气室沉积由体液渗透连接环在气室内表面上形成矿化基质后通过有机质层及矿物晶体层不断加积而成。另外,通过     

不同培养条件对胶质芽孢杆菌诱导碳酸钙晶体形成的影响

【目的】研究不同培养条件对胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)菌体形态、数量和分泌的碳酸酐酶(CA酶)活性的影响,以及不同方式培养的菌体与碳酸钙晶体的生长及其形貌、数量之间的联系。【方法】分别采用无氮和有氮培养基培养胶质芽孢杆菌,进行菌体形态、数量及CA酶活性的比较,收集不同培养方式的菌体加入碳酸钙结晶体系中以研究细菌与碳酸钙晶体形成的联系。【结果】在无氮培养条件下,胶质芽孢杆菌数量少、荚膜肥厚,细菌培养液CA酶活力较低;有氮培养条件下,菌体数量多、荚膜单薄,细菌培养液CA酶活力较高。在碳酸钙结晶体系中加入无氮培养的菌体,生成的碳酸钙晶体表面光滑,体积较大但数量较小,加入有氮条件下培养的菌体形成的碳酸钙晶体表面粗糙,数量大但体积较小。【结论】不同培养条件能够引起胶质芽孢杆菌菌体数量、荚膜多糖及CA酶活的明显差异,进而对碳酸钙晶体的生成和形貌产生影响。     

武汉东湖间隙水的地球化学

本文报道了东湖沉积物的pH、Eh状况和原因,沉积物间隙水的化学特征。在东湖间隙水的地球化学过程中,CaCO3与MgCO3的过饱和度之比为44.6,有利于CaCO3的沉积,CaCO3的形成趋势大于CaMg(CO3)2,硫体系优势场表明硫多数以SO42-形式存在,溶解在间隙水中的SiO2大多数为无定形硅,硅酸盐在沉淀时可吸附金属离子,使金属离子在沉积物中富集,净化水体。