嗜酸硫杆菌在工农业中的应用

嗜酸硫杆菌(属)(Acidithiobacillus spp.)能够氧化亚铁、硫或还原性无机硫化合物(reduced inorganic sulfur compounds,RISCs)获得能量,固定二氧化碳,是一类典型的嗜酸性化能自养微生物。嗜酸硫杆菌广泛分布于酸性矿水、热泉等酸性环境中,是地球生态系统硫和铁元素循环的主要推动者。嗜酸硫杆菌独特的生理代谢特征和极端环境适应性,使其广泛应用于生物浸出领域。本文综述了嗜酸硫杆菌的生理代谢特征和极端环境下的适应机制,阐述了嗜酸硫杆菌在工农业中的应用,讨论了面向国家重大需求,嗜酸硫杆菌在今后的主要研究方向和需要解决的关键科学问题,为嗜酸硫杆菌在生理代谢、环境适应和工农业应用的研究提供重要的线索和启示。     

嗜酸嗜热浸矿微生物

随着人们对浸矿菌的研究不断加深,嗜热嗜酸菌的浸矿潜力及在微生物冶金中的作用和地位得到认识,利用嗜热菌对矿石进行高效浸出已成为微生物冶金领域的研究重点。嗜热微生物包括中度嗜热微生物和极端嗜热微生物,主要栖息于热泉、工厂高温废水排放区以及火山口等高温环境中。本综述总结了嗜热浸矿微生物种类,分析了嗜中温菌和极端嗜热菌等嗜酸菌种的生长习性、利用的能源物质、浸矿能力等,并进一步介绍了嗜热嗜酸微生物在高温生物冶金中的发展及应用。     

胆汁酸盐和低pH值对乳酸菌活性的影响

本文比较了几种乳酸菌对胆汁酸盐的耐受性和ｐＨ值的残活能力。研究结果表明,在０．２％的ＭＲＳ或ＢＭ培养基上,婴儿双歧杆菌的生长速率受到的抑制最小,依次为嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。胆汁酸盐对其生长的完全抑制浓度分别为１．５％、１．２％、０．５％和０．３％。在ｐＨ３时,嗜热链球菌活菌数量降低较为明显,在ｐＨ２时,在３７℃１ｈ过程中,婴儿双歧杆菌活菌数量基本不变;嗜酸乳杆菌在３７℃２０ｍｉｎ后,活菌数量迅速降低;保加利亚乳杆菌数量在３７℃２０ｍｉｎ时几乎为零。     

嗜酸菌研究进展

极端环境微生物是当今生命科学领域的研究热点。嗜酸菌是极端环境微生物的重要类群,在人们生活生产中发挥着巨大的作用。介绍了嗜酸菌的主要类群及特征,阐述了它们在自然界的主要行为、适应酸和重金属的生理机制以及分子遗传学研究进展,最后介绍了嗜酸菌在实际生产中的主要应用。     

嗜酸菌及其应用

自然界大多数环境的pH值为5～9,它适合多数微生物生长。嗜酸菌是一种能在低pH条件下生长和繁殖的极端环境微生物［‘－’］,通常在pHZ～5生长很好,pHS．5以上生长不好。有些嗜酸菌在中性pH条件下根本不生长,如氧化硫硫杆菌（Thiobacillusthiootidans）,酸热硫化叶菌（deghlobusacidocaldarius）,酸热芽抱杆菌O沏ciousacidoca儿brius）等,最佳生长pH是2．0～3．0,这些都是专性嗜酸菌。一些真菌也能在pHS．0或更低条件下生长,实际上是耐酸菌。l嗜酸菌生态分布及其对环境适应机制嗜酸菌生长在酸性环境,这主要与硫或硫化物的存在…     

极端嗜酸硫杆菌高密度培养的研究进展

极端嗜酸硫杆菌属微生物在生物冶金、生物脱硫以及固体废弃物的处置中扮演重要作用,但该类微生物在培养过程中细胞浓度很低,限制了该类微生物的广泛应用。高密度培养是提高微生物生产效率的有效手段。高密度培养技术在嗜酸微生物中的应用能够显著减少微生物培养的生成成本,缩短生产周期,极端嗜酸硫杆菌微生物菌剂的输出速率。本文从菌种选育、培养条件、培养方式综述了极端嗜酸硫杆菌高密度培养的研究现状。     

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。     

嗜热微生物及在高温生物冶金过程中的应用

嗜热微生物包括中度嗜热微生物和极端嗜热微生物,主要栖息于热泉、火山口、海底热液喷口、高温反应器以及工厂高温废水排放区等自然或人为产生的高温环境中。它们可以生活在40-80°C、甚至更高的温度中,其中有些具备嗜酸性及特殊的代谢类型,在高温生物冶金过程中具有应用潜力。高温生物冶金较传统中温生物冶金更具优势,其能浸出某些难处理矿、解决浸矿过程的钝化问题,以及提高浸出效率等,目前已引起了生物冶金工业的重视。本文概述了应用于生物冶金的主要嗜热微生物的生理特点、耐热机制以及对铁、铜和砷等离子的耐受机制,进一步介绍了嗜热微生物在高温生物冶金中的发展及应用。     

极端微生物及其适应机理的研究进展

极端微生物是生物对极端环境适应的特殊种类 ,研究极端微生物的特性对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重要意义。从嗜热微生物、嗜冷菌和耐冷菌、极端嗜酸微生物、嗜碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物等方面总结了极端微生物及其适应机理的多样性以及其研究进展 ,旨在为极端微生物的开发利用提供一定的参考依据。     

嗜酸菌耐酸pH平衡机制及潜在应用

嗜酸菌是一类可以在极端酸性环境下生存的微生物,在生物整治以及耐热耐酸酶的提取等领域发挥着重要作用。一些嗜中性工程菌株在发酵过程中经常遇到自身环境酸化的问题,嗜酸菌独特的耐酸能力及其耐酸模块为构建耐酸能力强的嗜中性工程菌株提供了思路。因此,从细胞膜的稳定性及低渗透性,耐酸相关的能量代谢,生物大分子的修复以及胞内缓冲作用等方面对嗜酸菌的耐酸机制进行深入探讨,并展望了嗜酸菌在耐酸工程菌株合成生物学领域的作用。     

隐藏嗜酸菌Acidiphilium cryptum的研究进展

分离自酸性矿坑水的隐藏嗜酸菌Acidiphilium cryptum具有化能兼养型细菌的典型特征,在缺乏有机质的环境中能启用体内硫氧化代谢途径营化能自养,进行硫化矿物的分解;而在有机质存在时该菌营异养生长,并在体内合成聚β羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate,PHB),此外在酸性条件下对Fe(III)和Cr(VI)等金属离子具有还原作用,并具有发展微生物燃料电池的潜力.该菌因其独特的生理特性及在浸矿微生物群落中的显著生态地位而在生物冶金、环境修复、生物材料等领域具有重要的经济和社会意义.对隐藏嗜酸菌的生物学特性、分离培养方法、重要特性的研究进展以及应用等方面的国内外研究现状进行综述,并对其应用前景和研究趋势进行展望.     

极端嗜热微生物及其高温适应机制的研究进展

极端嗜热微生物在高温条件下生长繁殖,其必然具有适应高温环境的特殊细胞结构、基因类型以及生理生化机制。极端嗜热微生物的研究对探索生命的起源以及极端嗜热微生物的开发和应用具有重要意义。对极端嗜热微生物中细胞膜、核酸分子、蛋白质分子、代谢产物和辅酶的高温适应机制的研究进展进行了概述,旨为极端嗜热微生物以及来源于极端嗜热微生物的各种生物分子的开发和应用提供理论依据。     

非OI群霍乱弧菌在不同理化环境中产生色素的研究

本文报道了理化因素对非ＯＩ群霍乱弧菌的生长及产生色素的影响。实验结果表明,２５℃～３６℃、０％－３％ＮａＣｌ、ｐＨ７．４～９．０;４２℃、１％～３％ＮａＣｌ、ｐＨ５．０—１０．０为最佳生长环境,适宜生长,并有利于色素的产生。     

嗜酸性硫杆菌群体感应系统研究进展

嗜酸性硫杆菌(Acidithiobacillus spp.)是一类重要的极端环境微生物与工业微生物。该类细菌通过氧化硫或亚铁获得电子以固定二氧化碳进行自养生长,是驱动矿山环境酸化和重金属溶出的关键菌群,也是生物冶金等微生物浸出技术中的核心菌群。群体感应(quorum sensing, QS)系统是细菌种内及种间信息交流的重要方式,广泛分布于嗜酸性硫杆菌等化能自养微生物中,比如类似于LuxI/R的AfeI/R系统。系统介绍近年来嗜酸性硫杆菌菌体感应系统研究成果,尤其是在AfeI/R种群分布、生物学功能、调节机制及其应用研究中的新发现与新理论。讨论今后嗜酸性硫杆菌群体感应系统研究的主要方向及需要解决的关键科学问题,以促进极端微生物群体感应系统理论研究的开展与产业应用技术的开发。     

嗜盐微生物

高盐环境通常是指那些盐浓度高于海水的环境．在这些环境中能够生存的微生物可划分为三类：一“类是能耐受一定浓度的盐溶液,但在无盐存在条件下生长最好的菌称为耐盐菌．第二类是一定浓度的盐为菌体生长所必需,且在一定浓度的盐溶液中生长最好,称为嗜盐菌．在盐浓度从零至饱和的盐溶液中均能生长,在一定浓度的盐溶液中生长最好的特殊类群称为多能盐生苗。依据嗜盐浓度的不同,嗜盐菌又可分为轻度嗜盐菌（最适盐浓度0．2—0．smol／L）、中度嗜盐菌（最适盐浓度0．5—2．omol／L）和极端嗜盐菌（最适盐浓度＞3mol／U,其中部分极端嗜…     

深海微生物高压适应与生物地球化学循环

深海是典型的高压环境,嗜压微生物是深海生态系统中的重要类群.随着深海采样技术的发展及高压微生物特殊培养设备的开发,已从深海环境中分离到一系列嗜压微生物,包括一些常压环境不能生长的严格嗜压菌.对这些嗜压菌的研究,不仅对微生物适应极端高压环境的机制有一定了解,而且发现了一些特殊的代谢产物.研究微生物高压嗜压机理,还有助于探索地球生命的温度压力极限及生命起源和演化等科学问题.从深海嗜压微生物多样性、深海微生物高压环境适应机理及深海微生物在生物地球化学循环中的作用等方面对嗜压微生物的研究进展进行综述.     

嗜热古菌异化型硫氧化途径的研究进展

微生物参与的还原性无机硫化合物的氧化过程是硫地球化学循环的重要组成部分,也可应用于生物冶金工业及酸性矿水治理等方面。嗜热古菌是高温环境中存在的一群特殊的微生物,其所参与的异化型硫氧化途径复杂多样,涉及众多氧化还原酶以及硫转运蛋白。本文将结合我们的研究工作,就参与异化型硫氧化代谢过程的嗜热古菌的种类,以及它们所参与的硫氧化过程进行系统的介绍。     

嗜酸藻类研究进展

酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)是硫化矿物暴露于地表,与水、大气及微生物相互作用发生氧化性溶解而形成的,其pH通常在3.5以下,并含有高浓度的金属离子,危害十分严重。因为嗜酸原核生物可通过氧化硫化矿物获得能量,从而加速酸性矿山废水的形成过程,所以一直以来都是嗜酸微生物研究的焦点。但事实上,真核生物在酸性生态系统中往往发挥着更重要的作用。尤其是光合藻类,它们在很多酸性环境都是主要的初级生产者,对酸性矿山废水的演化和修复起着关键的推动作用。本文从嗜酸藻类的常见种类和生态分布、适应极端环境的生理机制以及它们在污染治理和工业生产中的应用3个方面,综述了该领域近30年来的研究进展,并以此为基础提出了将来需要着力加强的5个研究方向。     

pH值、激素对新疆紫草悬浮培养细胞生长及紫草宁衍生物合成的影响

报道了不同ｐＨ值、激素对新疆紫草悬浮培养细胞生长及紫草宁衍生物合成的影响。结果表明,新疆紫草细胞具有自我调节其培养液ｐＨ值的功能。适合于细胞生长及紫草宁衍生物形成的ｐＨ值为５．６±０．４０。ＢＡＰ、２,４－Ｄ、ＮＡＡ或ＩＢＡ对细胞生长无显著的促进作用,且都会抑制紫草宁衍生物的形成。在生长培养基中添加１．０ｍｇ／ｌ　ＩＡＡ和０．５ｍｇ／ｌＫＴ可促进细胞生长,而在生产培养基中附加０．１ｍｇ／ｌＫＴ和０．７５─１．０ｍｇ／ｌＩＡＡ则有利于紫草宁衍生物含量及产量的提高。     

微生物对低温极端环境适应性的研究进展

嗜冷微生物是地球寒冷环境中最主要的生物类群,并且是驱动全球生物地球化学循环的关键环节。嗜冷微生物在适应策略上显示出应对多种极端环境因素的巨大潜力,研究其适应和进化机制有助于更好地理解微生物与环境之间相互作用过程,并有效利用极端环境微生物资源。近年来,随着分子生物学和基因组学技术的高速发展,对微生物适应寒冷环境的机制及嗜冷微生物在指示气候变化和工农业应用方面均有一系列的突破。在此,本文将从基因组的GC含量、蛋白质稳定性、转录翻译调控、细胞膜流动性、渗透压调节、抗氧化损失和基因组适应性进化等方面总结当前在微生物适应低温环境机制上所取得的进展,并展望低温环境微生物在指示气候变化和工农业应用中的前景。