细菌与真菌对黑云母的风化作用比较:以胶质芽孢杆菌和黑曲霉为例

以胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)与黑曲霉(Aspergillus niger)为例,比较了细菌与真菌对黑云母风化作用的异同点,为研究微生物风化矿物的作用机制提供了实验依据。分别采用有氮培养基和察氏培养基作为胶质芽孢杆菌和黑曲霉的实验培养基,并以黑云母矿粉为钾源,培养5天后利用ICP-OES、SEM及酶活测定等方法,对发酵液中各种离子浓度、矿物表面形貌以及发酵液中碳酸酐酶(CA)活性进行检测。胶质芽孢杆菌与矿物通过多糖等黏性物质紧紧黏附在一起形成细菌-矿物复合体,而黑曲霉与矿物相互作用则形成了真菌-矿物聚集体。黑曲霉培养液中离子溶出量总体高于胶质芽孢杆菌培养液,其中Al 3+、Fe3+和K+含量分别高出约17、30和3mg/L;分泌的酸性物质的量和CA活性都明显高于胶质芽孢杆菌,表明黑曲霉拥有对矿物更强的风化能力。     

硅酸盐细菌代谢产物影响斜长石风化作用的模拟试验

实验选用一株硅酸盐细菌,研究了实验条件下该菌株所产生的代谢产物对斜长石的分解与脱硅、铝的作用。通过检测不同风化培养基中代谢产物的种类与浓度、代谢产物与矿物相互作用过程中释放矿物中硅、铝的含量以及矿物晶体结构的变化,研究该菌株代谢产物对斜长石的风化过程和作用机制。结果表明:该菌株在不同的培养基中均会分泌氨基酸、有机酸与多糖等代谢产物,其中,在矿物风化培养基中菌株的代谢能力明显要高于无矿物培养基;各种代谢产物均对斜长石有一定的风化作用,多糖对矿物的分解作用最为明显,各代谢产物的混合物对斜长石的分解能力要高于各自代谢产物对矿物的分解能力。分析认为三种代谢产物的混合物在风化矿物的过程中具有一定的协同作用。     

胶质芽孢杆菌胞外多糖在肥料矿物分解转化中的作用

本文探讨了胶质芽孢杆菌胞外多糖在细菌分解转化矿物过程中的作用。将事先提取的胞外粗多糖按一定浓度梯度与矿粉混合,24 h后再次提取多糖称重,证实多糖与矿粉颗粒之间的吸附现象。计算结果表明,矿粉对多糖的吸附随多糖量的增加而呈较明显的增长,之后增幅逐渐趋于平缓。在无氮培养基中添加不同种类矿粉培养细菌,然后分别提取粗多糖和较纯多糖,发现矿物种类对胶质芽孢杆菌多糖的分泌有显著影响。添加含有细菌所需矿质养料的矿粉在培养液中,胞外多糖含量相对增高,说明细菌分泌胞外多糖受到矿物化学组成的影响,即细菌胞外多糖的产生与它们对矿物养料的需求和矿物的风化过程有密切联系。     

含钾矿粉对胶质芽孢杆菌分泌胞外多糖的影响

研究了不同实验条件下,含钾矿粉对胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）分泌胞外多糖的影响,以进一步揭示细 菌与矿物的相互作用机理。实验分别采用无矿（不加含钾矿粉）无钾（不含可溶性钾）、无矿有钾（有可溶性钾）、有矿（100 mL培养液加0.3 g含钾矿粉）无钾及有矿有钾4组培养基培养胶质芽孢杆菌,进行产胞外多糖的分析比较。研究发现,在有 钾长石粉但不含钾离子的培养条件下,胶质芽孢杆菌产生的多糖和蛋白质含量最高;在既有钾矿粉又有可溶性钾离子存在 的培养条件下,菌体产生的蛋白质和胞外多糖含量稍低;在无钾矿粉的条件下,无论有没有钾离子的两种培养基中,蛋白 质和多糖含量都很低。研究结果表明,有无钾矿粉的不同培养条件能够引起胶质芽孢杆菌分泌胞外多糖的单糖组成成分产 生明显差异,胶质芽孢杆菌胞外分泌物与细菌对含钾矿粉中钾的利用密切相关。     

胶质芽孢杆菌的胞外分泌物与细菌的解钾作用

研究了胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)KO1菌株在不同培养条件下,其荚膜多糖含量随时间的变化以及菌株在有氮、无氮培养基中的解钾作用。结果表明,尽管该菌在无氮培养条件下的菌体数量远小于有氮培养条件,但无氮培养条件下所提取的细菌多糖多于在有氮条件下培养所提取的细菌多糖;胶质芽孢杆菌在以添加钾长石粉或黑云母粉制作的无氮培养基中生长可形成大量多糖,采用丙酮法进行细菌培养液多糖提取,发现细菌培养的第3天所提多糖含量最高;胶质芽孢杆菌在以添加钾长石粉或黑云母粉制作的有氮培养基中生长亦可形成较多的多糖,且在细菌培养的第4天所提多糖含量最高;胶质芽孢杆菌在有氮条件下对含钾矿物的释钾率高于在无氮条件下的释钾率,这可能与该菌在有氮条件下生长更快、可产生较多菌体细胞有关。分析表明,该菌在有氮条件下产生的胞外糖蛋白高于在无氮条件下产生的胞外糖蛋白,蛋白质在细菌分解转化含钾矿物过程中可能发挥重要作用。     

中国大陆科学钻探（CCSD）微生物研究——地下3900米一株细菌的分离与鉴定

在中国大陆科学钻探科钻一井的3911.28米处利用厌氧培养基分离到一株细菌CCSDFL3900,该菌的最适生长温度为65℃,兼性厌氧,革兰氏染色为阴性,端生芽孢,不运动,电镜观察无鞭毛。利用细菌16SrDNA通用引物对其16SrRNA进行PCR扩增,16SrRNA序列及其进化树分析结果显示,该菌为芽孢杆菌或地杆菌。生化试验检测显示,该菌株能够利用多种糖类发酵产酸,最终鉴定为热坚芽孢杆菌。     

组成复杂铝土矿微生物风化作用模拟试验

选用一株从铝土矿样表面分离的硅酸盐细菌,研究了该菌株对矿物种类与组成复杂的铝土矿的风化作用.通过摇瓶培养,使硅酸盐细菌在培养液中与矿物颗粒发生相互作用,再测定不同发酵时间上清液中主要杂质元素的含量,并对细菌作用不同时间后的铝土矿进行电镜观察和电子能谱扫描及X射线衍射分析.结果表明,随着培养时间的延长,发酵液中形成了明显的菌体-矿物复合体,细菌对矿物表面产生了溶蚀作用;细菌对不同晶体结构的矿物具有选择性破坏作用,层状结构的高岭石、伊利石比架状结构的石英等矿物更容易风化风化;该菌株可以释放铝土矿中的铝、硅、铁、钙、钾等元素到培养液中,矿物表面的钙元素百分含量从19.44降低至1.91,铁、钾从1.70、1.28降低至微量.结合矿物学与微生物相关知识,初步探讨了细菌与矿物界面之间的相互作用及矿物的微生物风化机制.     

细菌在黏土矿物表面吸附量测定方法的优化

土壤微生物与矿物的吸附作用在矿物风化过程中具有重要的意义。为了优化细菌在矿物表面吸附量的测定方法,本文以胶质芽孢杆菌和蒙脱石、伊利石、高岭石为实验材料,对吸附在矿物表面的细菌数量的测定方法进行了研究。结果表明,利用茚三酮作为显色剂测定细菌蛋白质含量的方法可以获得可靠的细菌数量;以2000rpm转数离心10min可以有效地将矿物-细菌复合体与游离态细菌、矿物分开;3种矿物对胶质芽孢杆菌的吸附能力大小顺序为:蒙脱石伊利石高岭石;矿物的比表面积、沉淀速率和表面所带电荷数量以及细菌细胞活性是影响吸附量的主要因素;黏土矿物与细菌之间的吸附作用力主要来自阳离子桥。     

一株胶质芽胞杆菌对磷矿石风化作用的实验研究

以一株质芽孢杆菌为例研究实验条件下微生物对磷矿石的风化作用.以直接作用和间接作用的方式研究培养基中胶质芽孢杆菌对磷矿粉的风化作用,即在装有100目磷矿石粉的液体培养基中接种,研究该菌对磷矿石粉的直接风化作用;同时,将装有100目磷矿石粉的透析袋放入液体培养基中再接入该菌,研究其对磷矿石粉的间接风化作用.按不同时间取培养液上清液,过滤,用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定滤液中Ca2 、Mg2 、Na 、Mn2 、Al3 、Fe3 和K 等浓度,比色法测定水溶性P(Pws)和水溶性Si (Siws) 的含量;滤膜上的固体物称重并消解后,同上方法测定Ca2 、Mg2 、Na 、Mn2 、Al3 、Fe3 和K 等浓度以及Pws和Siws含量.此外,细菌风化作用后的矿物残渣用电子探针作表面微观形态分析和XRD矿物物相分析.结果表明:胶质芽孢杆菌对磷矿石粉风化的直接作用强度大于间接作用;对不同矿物的风化强度不同,对粘土矿物的风化作用较明显.提出细菌对磷矿石的风化作用源自细菌生长导致的机械破坏作用、胞外分泌物的生化降解作用以及多种因素之间的协同作用.     

门多萨假单胞菌-蒙脱石相互作用的实验研究

微生物广泛分布在岩石圈、水圈、土壤圈和大气圈中,在矿物风化作用过程中扮演着重要的角色。本文选取门多萨假单胞杆菌(Pseudomonas mendocina)为代表性菌种,研究微生物与含铁蒙脱石矿物相互作用的现象和机理。通过测量反应溶液pH值、元素含量的变化,以及不同时段蒙脱石的XRD和红外光谱等,发现pH值在实验过程中缓慢上升,Si、Al、Fe元素不断溶出,矿物结构特征与主要基团也显示出相应的变化,表明细菌会破坏蒙脱石的晶体结构,并加速蒙脱石的伊利石化作用。根据分析结果推测,硅氧四面体优先被破坏,Si的溶出显著,P.mendocina可同时还原蒙脱石晶格中的Fe3+,并释放至溶液中。