奥奈达希瓦氏菌MR-1的Fe(Ⅲ)还原特性及其影响因素研究

摘要

异化铁还原是一种微生物代谢过程，在该过程中微生物以胞外不溶性铁氧化物为末端电子受体，通过氧化电子供体耦联Fe(Ⅲ)还原。异化铁还原能够降低有毒重金属毒性，促进芳香烃、卤代芳香烃等有机污染物的降解，同时也促进一些染料化合物降解，抑制厌氧环境中甲烷的产生。单宁酸和焦性没食子酸可与铁络合生成络合物，增大铁氧化物的溶解性，从而促进Fe(Ⅲ)还原。奥奈达希瓦氏菌MR-1（Shewancllaoneidensis MR-1）既可以在有氧环境也可以在厌氧环境下生长，不仅能生物修复卤化有机污染物，而且也能够还原和溶解某些难溶性的金属氧化物。本文选用该菌株为研究对象，研究不同因素对Fe(Ⅲ)异化还原的影响，并探讨添加有机酸络合剂对提高水稻土中Fe(Ⅲ)还原的作用。主要的研究内容和结果如下；
　　 1.奥奈达希瓦氏菌MR-1的Fe(Ⅲ)还原特性：以乙酸盐、乳酸盐和丙酮酸盐作为Fe(Ⅲ)还原的唯一电子供体，Fe(Ⅲ)还原率分别达到39.12％、50.89％和44.98％；以FeCl3、Fe(OH)3和柠檬酸铁这三种溶解度不同的Fe(Ⅲ)为菌株MR-1的唯一电子受体，Fe(Ⅲ)还原率分别达到44.72％、51.54％和10.45％；一定浓度的溶解氧对菌株MR-1的异化铁还原有一定的抑制作用；菌株MR-1 可在pH 5.0～9.0 范围内对Fe(Ⅲ)进行还原；利用不同的蛋白质变性剂SDS和OGP 证明菌株MR-1的Fe(Ⅲ)还原功能蛋白主要集中在细胞外膜。
　　 2.络合剂对奥奈达希瓦氏菌MR-1 还原Fe(Ⅲ)的影响。结果表明：在电子供体充足的条件下，随着络合剂添加浓度的增加，菌株的Fe(Ⅲ)还原率增加；在单宁酸和焦性没食子酸投加浓度分别为5mmol·L-1和10 mmol·L-1 时，最高铁还原率达到57.07％、64.30％和44.60％、48.35％；反应后期铁还原率有所下降。
　　 3.添加不同有机酸络合剂对水稻土中Fe(III)还原的影响。结果表明：铁还原率随着络合剂添加浓度的增加而增大，在三种土壤中的Fe(II)生成量是砂姜黑土>黄褐土>红壤；在土壤微生物群落实验中，红壤在第3天达到最高铁还原率，后期因为环境pH值的下降致使铁还原率下降；黄褐土在反应初期铁还原率较稳定，后期显著增大；砂姜黑土中的微生物群落对Fe(III)还原效率最高；在土壤泥浆实验中，添加络合剂明显加快水稻土中Fe(III)还原速率，Fe(II)生成量较对照显著提高，反应后期Fe(II)生成量渐趋稳定。
　　 灭菌后水稻土中添加有机酸络合剂对S.Oneidensis MR-1 还原Fe(Ⅲ)的影响。结果表明：土壤浸提液中缺少该菌株还原Fe(Ⅲ)的有效电子供体，当添加该菌株还原Fe(Ⅲ)的优势电子供体时，红壤、黄褐土和砂浆黑土浸提液中的铁还原率为5.14％、8.95％和9.18％，添加单宁酸后铁还原率升高至8.59％、24.05％和37.99％；土壤泥浆试验中，红壤中Fe(II)的生成量几乎没有变化，黄褐土和砂姜黑土中Fe(II)的生成量得到了显著提高，且砂浆黑土>黄褐土。

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1 引言

2 材料和方法

3 结果与分析

4 讨论

5 结论

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