礦物風(fēng)化細(xì)菌的篩選及谷氨酰胺抑制菌株S71風(fēng)化黑云母機(jī)制研究.pdf

1、礦物風(fēng)化是地球表面廣泛發(fā)生的地質(zhì)現(xiàn)象，對地表礦質(zhì)元素循環(huán)和環(huán)境等產(chǎn)生重要的影響。目前對于細(xì)菌風(fēng)化礦物的研究主要集中在細(xì)菌資源發(fā)掘，礦物風(fēng)化細(xì)菌的生態(tài)多樣性與分布，石質(zhì)文物保護(hù)以及使用礦物風(fēng)化細(xì)菌進(jìn)行土壤營養(yǎng)改良，細(xì)菌風(fēng)化礦物機(jī)制等，但是有關(guān)細(xì)菌風(fēng)化礦物的分子機(jī)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(fēng)化細(xì)菌，對細(xì)菌風(fēng)化黑云母的效應(yīng)、礦物風(fēng)化細(xì)菌多樣性進(jìn)行了研究;對高效礦物風(fēng)化細(xì)菌S

2、71風(fēng)化黑云母的影響因素、礦物風(fēng)化生理機(jī)制等進(jìn)行了分析;同時對谷氨酰胺影響菌株S71風(fēng)化黑云母的分子機(jī)制進(jìn)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(xì)菌，其中96.7％的細(xì)菌具有風(fēng)化黑云母的能力;擴(kuò)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(xì)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(fēng)化黑云母過程中主要產(chǎn)生乙酸(乙酸濃度達(dá)1.0g/L)。另外，礦物風(fēng)化細(xì)菌Myroides sp.TH-19的生理生化特征與遺傳學(xué)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(fēng)化黑云母的影響及其分子機(jī)制。結(jié)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(chǎn)乙酸及對黑云母的風(fēng)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(fēng)化細(xì)菌對黑云母的風(fēng)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(nèi)代謝物進(jìn)行測定

6、與分析，結(jié)果表明，添加谷氨酰胺處理菌株S71細(xì)胞內(nèi)甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、蘋果酸與琥珀酸等代謝產(chǎn)物含量顯著高于未添加谷氨酰胺處理。添加谷氨酰胺后，細(xì)胞中乙酸合成受到抑制，3-磷酸甘油酸和丙酮酸轉(zhuǎn)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(xì)胞中的3-磷酸甘油酸和丙酮酸主要合成乙酸。分別構(gòu)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(fēng)化黑云母的能力、乙酸產(chǎn)量。結(jié)果表明，與野生