利用NanoSIMS研究趋磁细菌的生理代谢特征及其环境意义

摘要

趋磁细菌是一类特殊的微生物,它们能矿化产生由磁性矿物(Fe3O4或Fe3S4)和磷脂双分子膜组成的磁小体,磁小体粒度均一、结晶程度高是一种理想的磁性纳米材料.为了深入认识趋磁细菌的生理代谢特征及其地质环境功能，选择具有极高胞内含铁量和含硫量的、在系统发育上属于硝化螺旋菌门(Nitrospirae)的趋磁细菌为主要研究对象，对这类细菌进行同位素标记培养，然后利用纳米二次离子质谱从单细胞水平上研究该类微生物对C、N、S、Fe等元素的吸收和代谢过程，揭示了硝化螺旋菌门趋磁细菌同化硝酸盐还原、二氧化碳固定以及铁吸收活动等主要生理代谢特征，并根据同位素的高空间分辨率揭示了细胞内C、N、S、O、Fe的分布异质性，从而解析趋磁细菌的代谢特征及其对水体关键元素循环的贡献。