基于基因芯片对微生物基因功能与群落结构分析的硫化矿生物浸出分析

生物冶金技术因具有流程短、成本低、环境友好, 且特别适合处理低品位、复杂、难处理的矿产资源等优点,已经成为研究热点。然而由于缺少高效菌种以及不能对浸矿体系微生物进行定量分析, 难以对浸矿工艺参数和微生物种群进行优化调控, 从而导致硫化矿生物浸出速度慢、浸出率低。随着基因芯片、菌种保存技术的发展, 这些难题在逐一被解决。对近年来针对硫化矿浸出过程微生物的基因功能与群落结构分析的研究进行了概述, 将帮助我们更好地了解基因组学与生物冶金技术结合的重要作用。     

微生物对低品位铝土矿生物浸矿的应用潜力

目前,对中低品位铝土矿的利用主要依赖于对传统炼铝工艺及传统选矿工艺的改进。该文在综述微生物在中低品位铝土矿中的运用研究进展,主要集中在微生物对中低品位铝土矿的生物脱硅及生物浸铝,并分析了其作用机制,揭示了利用微生物(细菌和真菌)对铝土矿进行生物脱硅或生物浸铝具有理论和实际可行性,并可对传统炼铝工业形成有效补充。在此基础上,探讨微生物在中低品位铝土矿脱硅及浸铝运用中面临的困难,并逐一展开讨论相应的解决方案,对微生物在中低品位铝土矿中的运用提供参考。     

高矿浆浓度下黄铜矿浸出过程中微生物群落结构变化规律

目的：为阐明微生物群落演替及功能与浸出效率之间关系奠定基础,以及如何提高黄铜矿生物浸出效率和铜回收率提供理 论依据。方法：通过连续传代培养进行驯化,使得复合菌群的矿浆浓度耐受能力达到25 %（w/v）。采用该复合菌群在25 %矿浆浓 度下浸出黄铜矿,同时利用变性梯度凝胶电泳和克隆文库技术分析浸出过程中的微生物多样性。最后,采用实时荧光定量PCR 对 浸出过程中微生物群落结构进行定量解析。结果：28天内黄铜矿浸出率能够达到95.1 %,而驯化前的浸出率只有51.5%。该复合 菌群主要由Acidithiobacillus caldus, Sulfobacillus acidophilus,和Fereoplasma theroplasma thermophilum组成,其中Acidithbacillus caldus是浸出前期和后期的优势种群,而Sulfobacillus acidophilus在浸出中期均有竞争优势, Ferroplasma thermophilum在整个浸出过程中占 据整个群落的比例均较低。结论：本研究获得的复合菌群具有较强的浸出黄铜矿能力, Acidithiobacillus caldus和Sulfobacillus acidophilus在浸出过程中起着重要的作用,pH 值和铜浸出率与群落结构相关性较高。     

生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征

【目的】本文旨在了解生物浸矿反应器中的微生物种群结构及其中可培养微生物的特征。【方法】通过构建微生物冶金反应器中矿浆原样的16S rRNA基因文库,测定16S rRNA基因序列,分析矿浆中种群结构。同时在不同培养条件下,对样品进行富集培养,分离获得纯菌株;并对各个菌株的16S rRNA基因序列,生理生化特征及对不同矿物的氧化能力进行了分析。【结果】研究中所选生物浸矿反应器中主要的微生物物种有细菌:Leptospirillum sp.,Sulfobacillus sp.,Acidithiobacillus sp.,Spingomonas sp.及古菌Sulfolobus sp.,Ferroplasma sp.等菌属。同时分离出5株纯菌株,这些菌分别与Acidithiobacillus thiooxidans,Acidithiobacillus caldus,Acidithiobacillus ferrooxidans,Leptospirillum ferriphilum,Sulfobacillus thermosul fidooxidans相似。分离获得的菌株具有氧化硫或二价铁和不同硫化矿的能力。【结论】生物浸矿反应器是个微生物种类相对简单的生境,利用非培养和培养技术全面地了解生物浸矿体系中的微生物群落及其生理、浸矿特性,有利于洞察生物浸矿过程中微生物种群结构,强化控制种群组成及浸矿活性,从而提高生物湿法冶金的效率。     

生物冶金中耐盐浸矿微生物的研究进展

耐盐浸矿微生物是指在发挥矿物浸出功能时对所处的含盐环境具有一定耐受能力的一类浸矿微生物。耐盐浸矿微生物因其可以适应不同浓度的氯化钠等盐,因而在淡水资源缺乏地区的生物冶金中具有广泛的应用价值。本文从耐盐浸矿微生物的种类、耐盐机制及其在矿物生物浸出中的应用现状进行了系统性综述,为耐盐浸矿微生物的研究和应用提供参考。     

生物浸出过程影响因素与环境参数的数学模型

生物浸矿是贫矿采集的有效方法之一,对不可再生资源的高效利用有着深远的意义。围绕生物浸出过程的影响因素和环境参数有很多的研究报道,但是系统化的对生物浸出过程的影响因素与环境参数及其数学模型鲜有归纳总结。详述生物浸出的影响因素与环境参数,在浸出机理的基础上论述了影响因素与环境参数的数学模型,并对采矿生产的可预测性、可控制性和最优化设计提出展望。     

雄黄的生物浸出

<正>雄黄(Realgar,As4S4)是一种含砷的硫化物,作为一种中药砷剂已有上千年的历史。近年来,雄黄治疗血液系统疾病、恶性淋巴系统疾病取得了明显的疗效,引起人们广泛的关注[1]。雄黄的传统制备方法包括酸提、煅烧、膜分离,以及机械研磨等[2-3],然而这些方法炮制的雄黄水溶性低、胃肠道吸收差、毒性高以及生物利用度低的缺点严重限制了它的临床应用[4]。生物浸出(Bioleaching)是一种从低品位矿物中提取金属     

包头泉山金矿浸矿酸性微生物群落优势度变化的比较研究

【目的】研究不同矿石组成对微生物群落结构的影响。【方法】选取包头泉山金矿的酸性矿坑水(Acid mine drainage,AMD)对4种不同组成的矿石样品进行浸矿,采用16S rRNA-PCR和RFLP相结合的方法,研究浸矿前后浸矿微生物种群优势度的变化情况。【结果】所选取的3个酸性矿坑水考查点之间浸矿微生物的种类及数量相似度较大,浸矿微生物结构相对变化度不大。H71和F11相对其他两个样品的群落结构差异较大,而J72和S71几乎一样,说明在钾长型和石英型矿石的选择压力下,浸矿微生物的被选择趋势是大致相同的。【结论】浸矿前后样品中浸矿微生物的系统发育分析结果表明,所考查的克隆子的序列可分为两大分支:Acidithiobacillus菌属和一个相对独立的菌属,且这两个分支内部菌株之间的发育距离较近。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌的高效培养及浸出黄铜矿初探

采用向硫化矿培养基中补加FeSO4的方式以维持Fe2+ 浓度为4～8 g/L,可使嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌浓在培养39 h时达到6.25×108 cells/mL,并在比生长速率几乎不降低的前提下提高了转化率和生产强度.然后对低氧化还原电位下低品位黄铜矿的浸出进行初步研究,结果表明经过30 d浸出,铜的浸出率可达28.5%...     

生物冶金过程中的关键微生物及其碳循环代谢途径研究

【目的】深入研究极端酸性环境中微生物的碳循环过程。【方法】应用16S r RNA高通量测序和功能基因芯片技术对德兴铜矿中浸矿堆(LH)和积液池(LS)两个子系统中的微生物群落结构组成和功能基因组成进行分析;并运用PICRUSt功能基因预测的方法对群落功能进行预测。【结果】功能基因芯片和功能预测分析都表明碳循环基因在子系统间存在显著差异(P0.05),且碳固定相关的卡尔文循环、还原性三羧酸循环等基因以及碳降解相关的己聚糖和纤维素等基因在LS系统中都要明显高于LH系统。碳循环功能基因在子系统之间的差异与环境条件相关,其中TON、Ca、ES、Fe3+和P作用显著。【结论】在极端酸性环境中,环境条件的差异会对微生物群落碳循环功能基因产生筛选作用,参与碳循环的微生物的种类和相对丰度都发生变化,最终改变了群落碳循环模式。     

A Comparative Study of the Microbial Communities Between the Mineral Surface and the Bioleaching Solution Using the Microarray Method

In order to explore the bioleaching mechanism and improve the bioleaching efficiency,the micro-bial community in the bioleaching solution was compared with that on the surface of minerals based on the microarray analysis.Meanwhile,the elements composition in the bioleaching solution was analyzed using the ICP-AES method.Results showed that there was a high concentration of S and Cu in the leaching solution which up to 2 380 mg/L and 1 378 mg/L,respectively,after continuously bioleaching of copper-ore concen-trate for 30 days by a mixed culture associated with 12 species of bioleaching microorganisms.Based on the data of microarray,the total of cell number in the surface of minerals was far higher than that in the bi-oleaching solution.Furthermore,the dominant communities on the surface of minerals,such as Acidithiobacillus ferrooxidans,Acidithiobacillus thiooxidans and Acidithiobacillus caldus,were similar to that in the bioleaching solution.However,the relative level of some bacteria,such as Sulfobacillus aci-dophilus and Sulfobacillus thermosulfidooxidans,showed great discrepancy with lower presence in the bi-oleaching solution with respect to the mineral surface.     

DNA微阵列技术及其在肿瘤生物学中的应用

人类基因组测序工作的完成使人们可以方便地调用任何基因序列,但仅有基因序列并不能解释众多的生物学问题,这要求发展一种高通量的技术用于研究基因的生物学功能以及基因的相互作用。DNA微阵列技术以其高通量的特点,已经在肿瘤生物学的研究中逐渐被采用。由于癌症是源于基因表达谱改变的基因疾病,通过DNA微阵列技术研究癌症细胞和对应的正常细胞的基因表达差异,将会使人们更好地了解肿瘤的形成和发展过程。     

海绵中可培养与原位微生物组成的DGGE指纹分析

采用不依赖于分离培养的PCR-DGGE基因指纹技术对我国南海4种海绵体内的原位微生物种群组成以及混合培养的海绵微生物组成进行分析,通过比较不同指纹图间的差异与相似性,揭示可培养微生物与海绵原位存在的微生物的关系。由实验可以看出,来自同一海域的不同海绵体内的微生物存在宿主特异性,不同的培养条件是影响微生物可培养的重要因素,目前所能培养的海绵微生物还仅占自然环境下海绵微生物总量的很少一部分。     

小鼠细胞因子相关基因表达检测寡核苷酸芯片的制备及分析

生物芯片技术用于基因表达谱研究是近年来发展起来的一项新技术 ,该方法本质上是基于对一玻璃片或膜表面上固定的ｃＤＮＡ或寡核苷酸的分子杂交 ,这一新技术可同时测定成千上万个基因的作用方式 ,几周获得的信息用其它方法可能要几年才能得到 ,是以定量方式同时监测大量基因相对表达的强有力的新方法[1 ,2 ] 。国内外目前主要采用ｃＤＮＡ芯片进行基因表达的检测 ,芯片制备所用的ＤＮＡ探针一般为已知基因ｃＤＮＡ克隆的ＰＣＲ扩增产物或ＥＳＴ的扩增产物[3～ 8] 。对基因的表达检测来说 ,ｃＤＮＡ芯片技术是一条非常适用的检测方法 ,但在有…     

Microarray Analysis of Gene Expression in Soybean Roots Susceptible to the Soybean Cyst Nematode Two Days Post Invasion

Soybean root cells undergo dramatic morphological and biochemical changes during the establishment of a feeding site in a compatible interaction with the soybean cyst nematode (SCN). We constructed a cDNA microarray with approximately 1,300 cDNA inserts targeted to identify differentially expressed genes during the compatible interaction of SCN with soybean roots 2 days after infection. Three independent biological replicates were grown and inoculated with SCN, and 2 days later RNA was extracted for hybridization to microarrays and compared to noninoculated controls. Statistical analysis indicated that approximately 8% of the genes monitored were induced and more than 50% of these were genes of unknown function. Notable genes that were more highly expressed 2 days after inoculation with SCN as compared to noninoculated roots included the repetitive proline-rich glycoprotein, the stress-induced gene SAM22, ß-1,3-endoglucanase, peroxidase, and those involved in carbohydrate metabolism, plant defense, and signaling.     

Evaluation of Bacterial Community Structure and Its Influence on Sulfide Oxidation in a Bio-Leaching Environment

The mechanism of sulfide oxidation by adhering bacteria (direct oxidation mechanism) and by ferric ion in the aqueous phase was studied by quantitative assessment of bacterial activity on the sulfide surface. To probe for the principal bacterial species on the surface and in the supernatant, a library of DNA genes encoding portions of bacterial 16S rRNA was constructed. The PCR-amplified DNA from the bacterial populations was cloned employing PROMEGA's pGEM-T Easy Vector system. The clone frequency indicated that iron-oxidizing bacteria were dominant in the liquid phase, while Acidithiobacillus ferroixdans, which is both sulfur and iron oxidizer was the most prevalent on the sulfide surface. Samples of crystalline pyrite were exposed to the bacterial consortium to evaluate surface alterations caused by bacteria. Chemical (abiotic) oxidation experiments with ferric ion as the oxidant were carried out in parallel with the biological oxidation tests. Changes in the surface topography were monitored by atomic force microscopy (AFM) while changes in surface chemistry were examined by Raman spectroscopy. Bacterial attachment resulted in a 53% increase in the specific surface area in comparison to a 13% increase caused by chemical (ferric ion) oxidation. The oxidation rate was assessed by evaluating the iron release. After corrections for surface area changes, the specific abiotic (oxidation by Fe^{3 +}) and biotic oxidation rates with adhering bacteria were nearly the same (2.6 × 10^{? 9} mol O₂/s/m² versus 3.3 × 10^{? 9} mol O₂/s/m²) at pH = 2 and a temperature of 25°C. The equality of rates implies that the availability of ferric ion as the oxidant is rate limiting.