甘肃白银铜矿矿坑土壤细菌和古菌的多样性及坡度分布特征

【背景】甘肃白银铜矿作为西部地区的重要矿区,探究其细菌和古菌多样性及坡度分布特征对明确矿区微生物多样性分布具有关键意义。【目的】通过分析白银铜矿矿坑不同坡度的土壤细菌群落多样性和古菌群落多样性,探究不同坡度土壤样品细菌及古菌多样性与理化性质之间的关系。【方法】以不同坡度的白银铜矿土样为材料,采用Illumina HiSeq测序技术,分析样品的细菌多样性和古菌多样性。【结果】α和β多样性分析表明,ACE、Chao1、Shannon和Simpson等多样性指数在样品间存在显著差异。白银铜矿矿坑土壤的细菌排名前十的纲是Gammaproteobacteria、Oxyphotobacteria、Alphaproteobacteria、Bacteroidia、Actinobacteria、Clostridia、Nitrospira、Bacilli、Mollicutes和Acidimicrobiia,相对丰度最高的是Gammaproteobacteria。在纲水平上,白银铜矿的古菌由Thermoplasmata、Nitrososphaeria、Methanomicrobia、Halobacteria、Methanobacteria、Group_1.1c和Bathyarchaeia组成,相对丰度最高的是Thermoplasmata。冗余分析(redundancy analysis,RDA)得出,pH和速效磷是影响土壤多样性的最重要因素。【结论】白银铜矿为强酸性铜矿,其土壤铜离子含量最高。从坡顶到坡底,pH呈现先降低再升高的趋势(2.18-4.75),铜离子(20-150mg/kg)和总铁(2.5-50mg/kg)呈现先升高后降低的趋势,铵态氮(3.61-44.90mg/kg)、速效磷(0-56.79mg/kg)和速效钾(9.07-35.65mg/kg)含量低且呈现波动趋势,硫化物(1mg/kg)无明显变化。白银铜矿矿坑土壤细菌相对丰度最高的属为Acidithiobacillus,古菌相对丰度较高的属为uncultured_bacterium_f_Ferroplasmaceae和uncultured_bacterium_f_Nitrososphaeraceae。其中,细菌多样性受到pH驱动,古菌多样性受到速效磷的驱动。本研究有助于我们进一步了解白银铜矿土壤微生物群落的变化。     

葡萄糖酸促进氧化亚铁硫杆菌磁小体合成的发酵动力学

【目的】明确不同种类有机物对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans) BYM磁小体形成的促进作用,为安全有效提升细菌磁小体产量提供新思路。【方法】以A. ferrooxidans BYM为目的菌株,采用单因素试验分析10种有机物对A. ferrooxidans BYM亚铁氧化的影响,通过4 L发酵体系进一步筛选促进磁小体合成的有机物;通过分批发酵实验基于经典发酵动力学模型(Logistic、Luedeking-Piret、底物消耗动力学方程)分别构建A. ferrooxidans BYM菌体生长、磁小体合成以及亚铁消耗动力学模型。【结果】筛选得到10 mmol/L葡萄糖酸能使磁小体产量最高达到2.00×10⁻³ g/L,葡萄糖酸使A. ferrooxidans BYM细胞呈椭圆形,表面光滑;在葡萄糖酸作用下,A. ferrooxidans BYM的发酵符合Logistic、Luedeking-Piret、底物消耗动力学方程。【结论】添加10 mmol/L葡萄糖酸能够使A. ferrooxidans BYM磁小体产量提升8倍,葡萄糖酸通过改变细胞形态和表面结构促进磁小体合成,菌体生长、产物生成以及底物消耗动力学模型可以阐明A. ferrooxidans BYM在葡萄糖酸存在下的分批发酵过程。