| 铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4诱导水合氧化铁形成蓝铁矿的过程 |
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| 引用本文： | 王芙仙,郑世玲,邱浩,曹长乾,唐旭,郝立凯,刘芳华,李金华.铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4诱导水合氧化铁形成蓝铁矿的过程[J].微生物学报,2018,58(4):573-583. |
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| 作者姓名： | 王芙仙 郑世玲 邱浩 曹长乾 唐旭 郝立凯 刘芳华 李金华 |
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| 作者单位： | 中国科学院地质与地球物理研究所, 地球与行星物理重点实验室, 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266061;中国科学院大学, 北京 100029,中国科学院烟台海岸带研究所, 海岸带生物学与生物资源保护重点实验室, 山东 烟台 264003,中国科学院地质与地球物理研究所, 地球与行星物理重点实验室, 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266061;中国科学院大学, 北京 100029,中国科学院地质与地球物理研究所, 地球与行星物理重点实验室, 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266061,中国科学院地质与地球物理研究所, 地球与行星物理重点实验室, 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029,中国科学院地球化学研究所, 环境地球化学国家重点实验室, 贵州 贵阳 550081,中国科学院烟台海岸带研究所, 海岸带生物学与生物资源保护重点实验室, 山东 烟台 264003,中国科学院地质与地球物理研究所, 地球与行星物理重点实验室, 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266061 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（41522402，41621004）；青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室开放基金（MGQNLM201704）；中国科学院“百人计划” |
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| 摘 要： | 【目的】研究铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4在细胞外诱导形成含铁矿物的矿物相、化学成分和形貌结构等特性及其变化,深化对铁还原细菌细胞外诱导矿化过程的认识。【方法】在以30 mmol/L乳酸钠为电子供体,10 mmol/L水合氧化铁为电子受体,HCO_3~–]为30 mmol/L,PO_4~(3–)]为5 mmol/L条件下,30°C恒温下厌氧培养,进行细菌生长和细胞外诱导矿化实验,定期采样测量反应体系的pH、生物量、Fe(Ⅱ)浓度;采用激光拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等方法对不同时间点的矿化产物进行分析。【结果】MR-4在还原Fe(Ⅲ)的过程中,细胞快速生长,表明MR-4的Fe(Ⅲ)还原和乳酸氧化过程相互耦合,从而进行细胞生长,并在细胞外诱导矿物形成。对不同阶段矿化产物的综合分析表明,反应进行到约8 d时,无定形-弱结晶的水合氧化铁部分地转化为纳米尺寸的磁铁矿晶体颗粒;约16 d时,反应体系中开始出现蓝铁矿晶体颗粒;约20 d后,几乎所有矿物转化为纤维状或者叶片状的蓝铁矿。【结论】铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4细胞外诱导矿化过程受环境条件控制,当以乳酸钠和水合氧化铁分别作为电子供体和受体,相对高的PO_4~(3–]/HCO_3~–](1:6)时,水合氧化铁先转化为磁铁矿,最后大量转化为蓝铁矿。本研究为全面认识铁还原细菌的生物诱导矿化过程和评估其参与铁元素地球化学循环提供了新的数据。
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| 关 键 词： | 铁还原细菌 生物诱导矿化 磁铁矿 蓝铁矿 电子显微学 激光拉曼 X射线衍射 |
| 收稿时间： | 2018/1/18 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2018/3/12 0:00:00 |
Ferrihydrite reduction and vivianite biomineralization mediated by iron reducing bacterium Shewanella oneidensis MR-4 |
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| Fuxian Wang,Shiling Zheng,Hao Qiu,Changqian Cao,Xu Tang,Likai Hao,Fanghua Liu and Jinhua Li.Ferrihydrite reduction and vivianite biomineralization mediated by iron reducing bacterium Shewanella oneidensis MR-4[J].Acta Microbiologica Sinica,2018,58(4):573-583. |
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| Authors: | Fuxian Wang Shiling Zheng Hao Qiu Changqian Cao Xu Tang Likai Hao Fanghua Liu and Jinhua Li |
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| Institution: | Key Laboratory of Earth and Planetary Physics, Institute of Geology and Geophysics, Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266061, Shandong Province, China;University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China,Key Laboratory of Coastal Biology and Biological Resources Conservation, Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, Shandong Province, China,Key Laboratory of Earth and Planetary Physics, Institute of Geology and Geophysics, Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266061, Shandong Province, China;University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China,Key Laboratory of Earth and Planetary Physics, Institute of Geology and Geophysics, Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266061, Shandong Province, China,Key Laboratory of Earth and Planetary Physics, Institute of Geology and Geophysics, Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China,State Key Laboratory of Environmental Geochemistry, Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550081, Guizhou Province, China,Key Laboratory of Coastal Biology and Biological Resources Conservation, Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, Shandong Province, China and Key Laboratory of Earth and Planetary Physics, Institute of Geology and Geophysics, Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266061, Shandong Province, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | iron-reducing bacteria biomineralization magnetite vivianite electron microscopy laser Raman X-ray diffraction |
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