三种硫化矿酸性矿水中微生物多样性及其界面作用

摘要

在本文的研究中，分别从东乡铜矿(江西省)，银山铅锌矿(江西省)和云浮硫铁矿(广东省)采得共六个酸性矿水样品。采自东乡铜矿的样品DX和银山铅锌矿的样品D1，DY和D3是生物浸出液样品；采自云浮硫铁矿的样品G1和G2是酸性矿坑水样品。 用PCR-RFLP的方法研究了六个酸性矿水样品中的细菌和古菌的分布情况。在六个酸性矿水样品中共检测到39种细菌。通过对细菌16S rDNA基因序列的系统发育树分析，这39种细菌可以分为6大类：即Nitrospira纲，Firmicutes纲，Actinobacteria纲，Alphapro-teobacteria纲．Betaproteobacteria纲和 Gammaproteobacteria纲。同时发现在四个生物浸出液样品中，Nitrospira纲Leptospirnlum属，Firmicutes纲Sulfobacillus属和Gamma-proteobacteria纲Acidithobacillus属的细菌为主要存在的细菌；在两个酸性矿坑水样品中Gammaproteobacteria纲 Acidi-拍iobacillus属和 Betaproteobacteria纲的细菌占大多数。结合六个酸性样品的化学元素分析和细菌群落结构分析，发现样品中元素Cu和As的浓度差异可能是形成细菌种群结构差异的关键因素。 在六个酸性矿水样品中，通过对古菌16S rDNA的PCR分析结果发现，东乡铜矿和银山铅锌矿的样品中检测到古菌的存在，而取自云浮硫铁矿的样品中没有检测到古菌的存在。在东乡铜矿和银山铅锌矿生物浸出液样品中共检测到6种古细菌，它们是属于Ferroplasma属和劢Thermoplasma属的古菌。通过对六个酸性矿水样品进行比较分析，发现古菌适宜在高的元素浓度条件下生存，特别是Fe，Cu和S元素浓度高的条件下。 酸性矿水样品经不同能源培养后，用ERIC-PCR的方法分析其微生物群落结构变化。在本文中，优化了针对酸性矿水样品的ERIC-PCR扩增体系和反应程序。ERIC-PCR实验结果表明，样品通过不同能源培养后微生物群落发生了较大的变化；同时结合矿粉元素分析结果发现培养中使用的能源的组成越相似，培养后得到的微生物群落结构也越相似。 用荧光原位杂交(FISH)方法研究了云浮硫铁矿酸性矿水样品中微生物与黄铁矿矿块的界面作用。结果表明：云浮硫铁矿酸性矿水样品中微生物与黄铁矿矿块作用后，在黄铁矿矿块表面发生了严重的腐蚀，而且发现吸附在黄铁矿表面的细菌以Acidithiobacillusferrooxidans为主。

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

1.1生物冶金工艺研究进展

1.2生物冶金中的微生物研究进展

1.3微生物学研究方法在生物冶金中的应用

1.4研究目的与研究内容

第二章实验材料和研究方法

2.1实验材料

2.2研究方法

第三章三种硫化矿酸性矿水中细菌的多样性

3.1东乡铜矿酸性矿水中细菌的多样性

3.2银山铅锌矿酸性矿水中细菌的多样性

3.3云浮硫化铁矿酸性矿水中细菌的多样性

3.4本章小结

第四章三种硫化矿酸性矿水中古菌的多样性

4.1酸性样品中菌体的收集、基因组提取

4.2酸性样品中古菌16S rDNA基因扩增及其纯化

4.3古菌16S rDNA基因连接，转化及其酶切

4.4古菌16S rDNA基因RFLP饱和度分析和测序

4.5东乡铜矿和银山铅锌矿中古菌16S rDNA基因比较

4.6本章小结

第五章不同能源培养后的微生物群落结构变化

5.1 ERIC-PCR反应条件的优化

5.2经不同能源培养后的微生物群落分析

5.3本章小结

第六章FISH方法分析微生物与矿物界面作用

6.1 FISH实验概述

6.2结果与分析

6.3本章小结

第七章结论

参考文献

研究成果

致谢