前沿科技 | 中科院科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)硝酸鹽依賴的鐵氧化菌的代謝活性
硝酸鹽依賴的鐵氧化過程（NDFO）是微生物介導(dǎo)的硝酸還原和鐵氧化耦合的過程，最終導(dǎo)致亞鐵的氧化，產(chǎn)生亞硝酸根、氧化亞氮或者氮?dú)?。此過程是促進(jìn)地球環(huán)境中鐵元素循環(huán)的重要途徑，并且此過程耦合硝酸的還原對于環(huán)境中氮元素的循環(huán)也至關(guān)重要。但是硝酸依賴的鐵氧化菌卻難以進(jìn)行連續(xù)傳代培養(yǎng)，此種現(xiàn)象背后的原因卻不得而知。因此，細(xì)菌在硝酸依賴的鐵氧化過程中的生理狀態(tài)需要進(jìn)一步探索。
中國科學(xué)院科學(xué)家團(tuán)隊(duì)——城市環(huán)境研究所朱永官研究組從水稻土中富集分離得到一株硝酸依賴的鐵氧化菌，經(jīng)過鑒定發(fā)現(xiàn)此菌株為芽孢桿菌屬的一株新菌，命名為Bacillusferrooxidans。實(shí)驗(yàn)表明，此株菌可以進(jìn)行不完全的硝酸依賴鐵氧化反應(yīng)，孵育48小時(shí)之后鐵氧化和硝酸還原過程基本停滯。經(jīng)過計(jì)算得知，120小時(shí)的孵育可以氧化10%的亞鐵。通過拉曼、同位素實(shí)驗(yàn)以及PMA處理實(shí)驗(yàn)的結(jié)合發(fā)現(xiàn)，在120小時(shí)的孵育之后，此鐵氧化菌進(jìn)入休眠狀態(tài)。但是如果遇到合適的營養(yǎng)條件，此鐵氧化菌可重新復(fù)蘇，又可以進(jìn)行鐵氧化過程。掃描電鏡顯示，細(xì)菌細(xì)胞表面形成了明顯的鐵氧化礦物。此研究揭示了硝酸依賴的鐵氧化菌在進(jìn)行鐵氧化過程中的生理生化特性，有助于進(jìn)一步深入理解自然界中微生物介導(dǎo)的鐵循環(huán)和氮循環(huán)過程。
研究成果發(fā)表在國際微生物雜志Frontiers in Microbiology上。博士后周國偉為第一作者，副研究員楊小茹為通訊作者。本研究受到了國家自然科學(xué)基金和中國博士后基金的支持。
硝酸還原和鐵氧化的動態(tài)變化
