礦物風化細菌的篩選及谷氨酰胺抑制菌株S71風化黑云母機制研究.pdf

1、礦物風化是地球表面廣泛發(fā)生的地質現(xiàn)象，對地表礦質元素循環(huán)和環(huán)境等產生重要的影響。目前對于細菌風化礦物的研究主要集中在細菌資源發(fā)掘，礦物風化細菌的生態(tài)多樣性與分布，石質文物保護以及使用礦物風化細菌進行土壤營養(yǎng)改良，細菌風化礦物機制等，但是有關細菌風化礦物的分子機制有待深入研究。
　　本研究以黑云母為供試礦物，從酸模根際土壤、根與莖樣品中分離篩選黑云母風化細菌，對細菌風化黑云母的效應、礦物風化細菌多樣性進行了研究;對高效礦物風化細菌S

2、71風化黑云母的影響因素、礦物風化生理機制等進行了分析;同時對谷氨酰胺影響菌株S71風化黑云母的分子機制進行研究。
　　從酸模根際土壤、根與莖樣品中分離純化得到121株細菌，其中96.7％的細菌具有風化黑云母的能力;擴增核糖體DNA限制性分析(Amplified ribosomal DNArestriction analysis，ARDRA)表明，分離自酸模根際土壤、根與莖樣品中的菌株分別有16、11、6個ARDRA類型。系統(tǒng)發(fā)育

3、分析表明，酸模根際土壤、根和莖細菌分屬于9，7，和4個菌屬，其中菌株S71被鑒定為Enterobacter cloacae。菌株S71在風化黑云母過程中主要產生乙酸(乙酸濃度達1.0g/L)。另外，礦物風化細菌Myroides sp.TH-19的生理生化特征與遺傳學分析表明，菌株TH-19與同屬的Myroidesodoratimimus JCM7460T,Myroides profundi D25T和Myroides marinus J

4、S-08T的16SrDNA的同源性為98.7％-97.5％。菌株TH-19主要呼吸醌為MK-6，主要脂肪酸為C15:0iso，C17:0iso3-OH與C13∶0iso，DNA G+C含量為37.2mol％，與3株模式菌yroides odoratimimus JCM7460,Myroides profundi D25和Myroides marinus JS-08T的DNA-DNA雜交同源性均小于70％。因此，菌株TH-19被鑒定為My

5、roides屬一個新種，命名為Myroides xuanwuensis sp.nov.。
　　本文主要研究了谷氨酰胺對菌株S71風化黑云母的影響及其分子機制。結果表明，谷氨酰胺能顯著提高菌株S71發(fā)酵液pH與氨氮含量，抑制其產乙酸及對黑云母的風化作用。另外，谷氨酰胺同時也能抑制芽孢桿菌屬、節(jié)桿菌屬、伯克霍爾德氏菌屬、克雷伯氏菌屬等礦物風化細菌對黑云母的風化作用。通過氯甲酸乙酯衍生化方法，使用GC-MS對菌株S71胞內代謝物進行測定

6、與分析，結果表明，添加谷氨酰胺處理菌株S71細胞內甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蘋果酸與琥珀酸等代謝產物含量顯著高于未添加谷氨酰胺處理。添加谷氨酰胺后，細胞中乙酸合成受到抑制，3-磷酸甘油酸和丙酮酸轉化為丙氨酸、纈氨酸和甘氨酸等氨基酸量增加;未添加谷氨酰胺時，細胞中的3-磷酸甘油酸和丙酮酸主要合成乙酸。分別構建了菌株S71的ackA、pta與poxB等乙酸合成基因突變株，并比較了突變株與其野生型菌株風化黑云母的能力、乙酸產量。結果表明，與野生