黃海透光層懸浮半導(dǎo)體礦物組成及其促進微生物胞外電子傳遞過程初探
發(fā)布時間：2021-01-11 17:37
在地球上最為活躍的海洋透光層體系中,礦物-微生物交互作用的形式十分豐富。系統(tǒng)采集了黃海近海透光層水體樣品,測試分析發(fā)現(xiàn)其中分布大量懸浮半導(dǎo)體礦物及微生物群落。通過電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）、環(huán)境掃描電子顯微鏡（ESEM）及配有的EDX能譜儀,從宏觀到微區(qū)對懸浮顆粒礦物的化學(xué)元素組成進行了測試分析,發(fā)現(xiàn)其主要礦物組成元素為Si、O、Na、K、Ca、Al等,且含有較高含量的Mn、Fe、Ti等金屬元素;通過X射線衍射光譜（XRD）、拉曼光譜（Raman）測試從整體到局部分析懸浮顆粒礦物的物相組成,發(fā)現(xiàn)其主要組成礦物為石英、鈉長石、方解石、云母和綠泥石等,還有銳鈦礦、金紅石、板鈦礦、針鐵礦等鐵、鈦金屬氧化物半導(dǎo)體礦物。通過16S rRNA高通量測序分析海水中主要微生物群落為Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Woeseia、Fluviicola等,并通過構(gòu)建雙室反應(yīng)體系對海水微生物與懸浮礦物間氧化還原作用及胞外電子傳遞過程進行了表征,結(jié)果顯示增加海水懸浮礦物作為電子受體后,體系開路電壓由330. 80 ...
【文章來源】：巖石礦物學(xué)雜志. 2020,39(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
ESEM下懸浮顆粒物的微形貌(a、c)及EDX能譜數(shù)據(jù)(b、d)
顯微拉曼光譜測試明確發(fā)現(xiàn)懸浮顆粒礦物中含有銳鈦礦、金紅石、板鈦礦、針鐵礦等多種鐵、鈦半導(dǎo)體礦物(圖3)。銳鈦礦相中每個晶胞含有2個Ti O2分子，拉曼活性光學(xué)模具有3個Eg振動模式(148、200、633 cm-1)、1個B1g(395 cm-1)和1個A1g(516cm-1)振動模式(Ohsaka et al.,1978)。板鈦礦相Ti O2屬于斜方晶系，每個晶胞中含有6個Ti O2分子，板鈦礦相中154、220 cm-1分別為A1g、B1g振動模，329、395、475 cm-1為B2g振動模(Tompsett et al.,1995)。金紅石相Ti O2屬于四方晶系，每個晶胞中含有2個Ti O2分子，聲學(xué)模245 cm-1振動模式，中心對稱晶格振動模式為1個B1g(143 cm-1)、1個Eg(446 cm-1)、1個A1g(610 cm-1)和1個B2g拉曼活性振動模(Samara and Peercy,1973)。針鐵礦為斜方晶系，其中265、272、384、463 cm-1分別為針鐵礦的特征峰(Thibeau et al.,1978;De Faria et al.,1997)。前人已發(fā)現(xiàn)并報道銳鈦礦、金紅石、板鈦礦、針鐵礦等為半導(dǎo)體礦物(Bickley et al.,1973;Andreozzi et al.,2003;Kandiel et al.,2010;Tsukamoto et al.,2012;Xie et al.,2013)。2.3 海水微生物群落結(jié)構(gòu)分析
針對3個取樣點A(34-10-01)、B(34-10-02)、C(34-10-03)的微生物樣品，通過16S rRNA技術(shù)對海水樣品微生物群落進行測序，分析結(jié)果表明，門、屬水平相同深度的3個不同取樣點微生物種類差異不大，均顯示在門水平(圖4)主要含有變形菌門Proteobacteria、放線菌門Actinobacteria、擬桿菌門Bacteroidetes、浮霉狀菌門Planctomycetes、酸桿菌門Acidobacteria、藍藻門Cyanobacteria、綠彎菌門Chloroflexi及芽單胞菌門Gemmatimonadetes等微生物，均為自然界常見的微生物門類，與丁斯予等(2019)、竇妍等(2015)在黃海水樣檢測的微生物菌群結(jié)果一致。根據(jù)菌群結(jié)構(gòu)分析，水樣中的優(yōu)勢菌群為變形菌門Proteobacteria，次優(yōu)勢菌群為放線菌門Actinobacteria、擬桿菌門Bacteroidetes、浮霉狀菌門Planctomycetes等。海洋擬桿菌門細菌與DNA轉(zhuǎn)化、脂類和蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)換相關(guān)，這些有機物質(zhì)的吸收與利用與水體環(huán)境中碳循環(huán)過程密切相關(guān)(Cottrell and Kirchman,2000;O’Sullivan et al.,2002)。海洋浮霉狀菌門是海洋環(huán)境中重要微生物，對元素生物地球化學(xué)循環(huán)起著重要的作用(黃佩蓓等，2014)。圖4 門水平微生物群落結(jié)構(gòu)圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]地表“礦物膜”:地球“新圈層”[J]. 魯安懷,李艷,丁竑瑞,王長秋. 巖石學(xué)報. 2019(01)
[2]刺參腸道及養(yǎng)殖環(huán)境菌群結(jié)構(gòu)與功能[J]. 丁斯予,王犖,徐瀚晨,鮑學(xué)宇,王姮,常亞青,丁君. 生態(tài)學(xué)雜志. 2019(01)
[3]我國海洋細菌新物種鑒定與資源研發(fā)進展[J]. 穆大帥,盧德臣,鄭維爽,陳冠軍,杜宗軍. 生物資源. 2017(06)
[4]水圈微生物重大研究計劃:聚焦水圈微生物組研究的核心科學(xué)問題[J]. 黃力,馮雪蓮,杜全生,東秀珠,劉雙江,溫明章,戴欣. 中國科學(xué)院院刊. 2017(03)
[5]天然赤鐵礦促進紅壤微生物胞外電子傳遞機制研究[J]. 任桂平,孫曼儀,魯安懷,丁竑瑞,李艷. 礦物巖石地球化學(xué)通報. 2017(01)
[6]秋、冬季刺參養(yǎng)殖池塘菌群的多樣性分析[J]. 竇妍,丁君,曲凌云,劉志敏,王軼南,穆曉虎,常亞青. 大連海洋大學(xué)學(xué)報. 2015(02)
[7]長江口外懸浮顆粒物中自生纖鐵礦和膠黃鐵礦[J]. 范德江,陳彬,王亮,孫曉霞,劉明,楊作升. 地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報). 2014(10)
[8]礦物光電子與地球早期生命起源及演化初探[J]. 魯安懷,王鑫,李艷,丁竑瑞,王長秋,曾翠平,郝瑞霞,楊曉雪. 中國科學(xué):地球科學(xué). 2014(06)
[9]海洋浮霉狀菌多樣性與生態(tài)學(xué)功能研究進展[J]. 黃佩蓓,焦念志,馮潔,舒青龍. 微生物學(xué)通報. 2014(09)
[10]半導(dǎo)體礦物介導(dǎo)非光合微生物利用光電子新途徑[J]. 魯安懷,李艷,王鑫,丁竑瑞,曾翠平,郝瑞霞,王長秋. 微生物學(xué)通報. 2013(01)
碩士論文
[1]西北太平洋懸浮顆粒物的分布、組成及環(huán)境演變的初步研究[D]. 胡文燁.國家海洋局第三海洋研究所 2016
本文編號：2971201
【文章來源】：巖石礦物學(xué)雜志. 2020,39(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
ESEM下懸浮顆粒物的微形貌(a、c)及EDX能譜數(shù)據(jù)(b、d)
顯微拉曼光譜測試明確發(fā)現(xiàn)懸浮顆粒礦物中含有銳鈦礦、金紅石、板鈦礦、針鐵礦等多種鐵、鈦半導(dǎo)體礦物(圖3)。銳鈦礦相中每個晶胞含有2個Ti O2分子，拉曼活性光學(xué)模具有3個Eg振動模式(148、200、633 cm-1)、1個B1g(395 cm-1)和1個A1g(516cm-1)振動模式(Ohsaka et al.,1978)。板鈦礦相Ti O2屬于斜方晶系，每個晶胞中含有6個Ti O2分子，板鈦礦相中154、220 cm-1分別為A1g、B1g振動模，329、395、475 cm-1為B2g振動模(Tompsett et al.,1995)。金紅石相Ti O2屬于四方晶系，每個晶胞中含有2個Ti O2分子，聲學(xué)模245 cm-1振動模式，中心對稱晶格振動模式為1個B1g(143 cm-1)、1個Eg(446 cm-1)、1個A1g(610 cm-1)和1個B2g拉曼活性振動模(Samara and Peercy,1973)。針鐵礦為斜方晶系，其中265、272、384、463 cm-1分別為針鐵礦的特征峰(Thibeau et al.,1978;De Faria et al.,1997)。前人已發(fā)現(xiàn)并報道銳鈦礦、金紅石、板鈦礦、針鐵礦等為半導(dǎo)體礦物(Bickley et al.,1973;Andreozzi et al.,2003;Kandiel et al.,2010;Tsukamoto et al.,2012;Xie et al.,2013)。2.3 海水微生物群落結(jié)構(gòu)分析
針對3個取樣點A(34-10-01)、B(34-10-02)、C(34-10-03)的微生物樣品，通過16S rRNA技術(shù)對海水樣品微生物群落進行測序，分析結(jié)果表明，門、屬水平相同深度的3個不同取樣點微生物種類差異不大，均顯示在門水平(圖4)主要含有變形菌門Proteobacteria、放線菌門Actinobacteria、擬桿菌門Bacteroidetes、浮霉狀菌門Planctomycetes、酸桿菌門Acidobacteria、藍藻門Cyanobacteria、綠彎菌門Chloroflexi及芽單胞菌門Gemmatimonadetes等微生物，均為自然界常見的微生物門類，與丁斯予等(2019)、竇妍等(2015)在黃海水樣檢測的微生物菌群結(jié)果一致。根據(jù)菌群結(jié)構(gòu)分析，水樣中的優(yōu)勢菌群為變形菌門Proteobacteria，次優(yōu)勢菌群為放線菌門Actinobacteria、擬桿菌門Bacteroidetes、浮霉狀菌門Planctomycetes等。海洋擬桿菌門細菌與DNA轉(zhuǎn)化、脂類和蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)換相關(guān)，這些有機物質(zhì)的吸收與利用與水體環(huán)境中碳循環(huán)過程密切相關(guān)(Cottrell and Kirchman,2000;O’Sullivan et al.,2002)。海洋浮霉狀菌門是海洋環(huán)境中重要微生物，對元素生物地球化學(xué)循環(huán)起著重要的作用(黃佩蓓等，2014)。圖4 門水平微生物群落結(jié)構(gòu)圖
【參考文獻】：
期刊論文
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[2]刺參腸道及養(yǎng)殖環(huán)境菌群結(jié)構(gòu)與功能[J]. 丁斯予,王犖,徐瀚晨,鮑學(xué)宇,王姮,常亞青,丁君. 生態(tài)學(xué)雜志. 2019(01)
[3]我國海洋細菌新物種鑒定與資源研發(fā)進展[J]. 穆大帥,盧德臣,鄭維爽,陳冠軍,杜宗軍. 生物資源. 2017(06)
[4]水圈微生物重大研究計劃:聚焦水圈微生物組研究的核心科學(xué)問題[J]. 黃力,馮雪蓮,杜全生,東秀珠,劉雙江,溫明章,戴欣. 中國科學(xué)院院刊. 2017(03)
[5]天然赤鐵礦促進紅壤微生物胞外電子傳遞機制研究[J]. 任桂平,孫曼儀,魯安懷,丁竑瑞,李艷. 礦物巖石地球化學(xué)通報. 2017(01)
[6]秋、冬季刺參養(yǎng)殖池塘菌群的多樣性分析[J]. 竇妍,丁君,曲凌云,劉志敏,王軼南,穆曉虎,常亞青. 大連海洋大學(xué)學(xué)報. 2015(02)
[7]長江口外懸浮顆粒物中自生纖鐵礦和膠黃鐵礦[J]. 范德江,陳彬,王亮,孫曉霞,劉明,楊作升. 地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報). 2014(10)
[8]礦物光電子與地球早期生命起源及演化初探[J]. 魯安懷,王鑫,李艷,丁竑瑞,王長秋,曾翠平,郝瑞霞,楊曉雪. 中國科學(xué):地球科學(xué). 2014(06)
[9]海洋浮霉狀菌多樣性與生態(tài)學(xué)功能研究進展[J]. 黃佩蓓,焦念志,馮潔,舒青龍. 微生物學(xué)通報. 2014(09)
[10]半導(dǎo)體礦物介導(dǎo)非光合微生物利用光電子新途徑[J]. 魯安懷,李艷,王鑫,丁竑瑞,曾翠平,郝瑞霞,王長秋. 微生物學(xué)通報. 2013(01)
碩士論文
[1]西北太平洋懸浮顆粒物的分布、組成及環(huán)境演變的初步研究[D]. 胡文燁.國家海洋局第三海洋研究所 2016
本文編號：2971201
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