趨磁細(xì)菌WM-1的分離鑒定及磁小體特性研究.pdf

1、趨磁細(xì)菌是一類能在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)外被生物膜、納米尺寸、單磁疇磁小體的微生物。磁小體在細(xì)胞內(nèi)一般呈鏈狀排列，使菌體感受外界磁場產(chǎn)生趨磁性行為。趨磁細(xì)菌的磁小體不產(chǎn)生細(xì)胞毒性，具有極好的生物相容性，可作新一代納米材料應(yīng)用于材料、生物工程、臨床醫(yī)藥、廢水處理、物理學(xué)和電化學(xué)等領(lǐng)域。趨磁細(xì)菌是國際微生物學(xué)研究的前沿之一，但由于種種原因，在這個領(lǐng)域進(jìn)展緩慢。
　　 本研究采集武漢市青山北湖的淤泥，加入富集培養(yǎng)基，富集一個月后，對此富集液用經(jīng)過自

2、行設(shè)計的趨磁細(xì)菌收集裝置進(jìn)行收集。通過分離、純化到一株趨磁細(xì)菌，命名為WM-1。WM-1的細(xì)胞形狀為螺旋菌，大小為0．2-0．4×3．0-4．0um。透射電子顯微鏡觀察表明細(xì)胞內(nèi)含有電子致密物質(zhì)(磁小體)，呈鏈狀排列，最多的細(xì)胞含15顆致密物質(zhì)。用能譜對此致密物質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其主要由鐵的氧化物構(gòu)成。用能譜對WM-1菌體也進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)凍干菌體含有1．2％的鐵元素。對分離的磁小體進(jìn)行電子選區(qū)衍射，通過計算電子衍射數(shù)據(jù)，然后與PDF卡上

3、數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，與編號19-0629的數(shù)據(jù)相吻合，即WM-1產(chǎn)的磁小體為磁鐵礦(Fe3O4)。統(tǒng)計分析顯示磁小體長為54±12．3 nm，寬為43±10．9 nm，平均每個細(xì)胞產(chǎn)8±3．4個磁小體。菌株WM-1革蘭氏染色陰性，在微好氧時合成磁小體，好氧能生長但不合成磁小體。以兩株趨磁細(xì)菌WD-1和MS-1為參照，對WM-1的部分生理特性分析比較，發(fā)現(xiàn)菌株WM-1在生理特性方面與WD-1和MS-1有很多不同。16SrDNA序列分析顯示，WM

4、-1菌株屬于Alpha-Proteobacteria,與Magnetospirillum屬的親緣關(guān)系最近。菌株WM-1的G+C含量為65．7 mol％，據(jù)《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊》(2004版)這個值使WM-1位于Managnetospirillum兩種。采用RAPD方法對兩個16SrDNA相似性高的趨磁螺菌(AMB-1和WM-1的相似性為97．6％)進(jìn)行了分析。利用正交實驗優(yōu)化RAPD反應(yīng)條件，得到重復(fù)性結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二者的差異比較大，相似值

5、約為45％。用原子吸收法測定了菌株WM-1菌體含鐵量為10．6 dry wt，是具有代表性的異養(yǎng)菌Heterotrophic bacteria含鐵量的50倍。并且還研究了菌株WM-1對鐵離子的吸收動力學(xué)，發(fā)現(xiàn)WM-1吸收鐵離子符合簡單的Mictlaelis-Menten動力學(xué)方程，用Lineweavei-Burk擬合，得到其吸收常數(shù)Km=2．5uM Fe(Ⅲ)，Vmax=0．83min-1。對磁小體晶體進(jìn)行單晶電子衍射，發(fā)現(xiàn)其晶體結(jié)構(gòu)沿

6、[011]區(qū)域的面為{111}，{222}，{220}，{200}和{400}。用x射線衍射、PPMS和穆斯堡爾譜對菌株WM-1進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)趨磁細(xì)菌的矯頑力鼠是磁小體鼠的兩倍。而低溫Moskowitz test能鑒定趨磁細(xì)菌的合成的磁小體存在。研究了影響趨磁細(xì)菌WM-1生長的因素，以正交實驗設(shè)計的方法，確立了趨磁細(xì)菌WM-1的最佳培養(yǎng)條件為：0．68 gl-1 KH2PO4，0．035gl-1抗壞血酸，10．0 mll-1Wolfe