【摘要】：微生物異化鐵還原是微生物的一種無氧呼吸代謝過程。自然界中,只要有厭氧環(huán)境幾乎都會發(fā)生異化鐵還原現(xiàn)象,并發(fā)現(xiàn)有異化鐵還原微生物的存在。海洋沉積物因其獨特的厭氧環(huán)境而成為異化鐵還原菌的主要生境。因此,本實驗采用渤海沉積物為材料,富集異化鐵還原微生物。分析微生物異化Fe(Ⅲ)還原性質,以及菌株異化Fe(Ⅲ)還原對重金屬形態(tài)轉化及其產氫過程的影響。本論文主要研究結果有以下幾方面:(1)將渤海(天津海域)沉積物進行厭氧培養(yǎng),富集異化鐵還原混合菌群。在不同電子受體下,比較分析鐵還原菌群異化Fe(Ⅲ)還原性質。結果表明,以檸檬酸鐵和氫氧化鐵為電子受體培養(yǎng)體系,在培養(yǎng)12 h時,累積Fe(Ⅱ)濃度分別為100.67 ± 0.75 mg.L-1 和 53.24±3.63mg.L-1;當培養(yǎng) 60h 時,累積 Fe(Ⅱ)濃度分別達到 118.95±1.47 mg.L-1和119.74 ± 3.96 mg·L-1。這表明可溶性與不可溶性電子受體能夠顯著影響細菌異化鐵還原過程,而對累積Fe(Ⅲ)還原量影響不明顯。(2)菌群多樣性分析表明,以檸檬酸鐵和氫氧化鐵作為電子受體時,菌群多樣性Shannon指數(shù)分別是3.40和3.11,較對照組(Shannon指數(shù)2.07)高,表明培養(yǎng)體系中加入Fe(Ⅲ)能顯著提高鐵還原混合菌群多樣性。菌群結構分析表明,在不同電子受體下的培養(yǎng)體系中,優(yōu)勢菌主要是Clostridium和Romboutsia,均屬于梭菌目Clostridiales。表明梭菌是參與Fe(Ⅲ)還原的主要優(yōu)勢菌。(3)采用三層平板法從渤海沉積物中分離純化出一株鐵還原細菌ZQ21,經鑒定,菌株命名為Enterococcussp.ZQ21(GenBank號MF192756)。設置不同電子供體、電子受體和電子傳遞體,分析其對菌株ZQ21異化Fe(Ⅲ)還原性質的影響。結果表明,在以乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸鈉、葡萄糖、丙酮酸鈉、乙酸鈉和甲酸鈉為電子供體時,菌株ZQ21以檸檬酸鐵為電子受體時,利用丙酮酸鈉異化Fe(Ⅲ)還原效率最高,Fe(Ⅱ)濃度達到113.14±3.46 mg.L-1。菌株ZQ21以氫氧化鐵為電子受體時,利用葡萄糖異化Fe(Ⅲ)還原效率最高,累積Fe(Ⅱ)濃度達到91.38 ± 2.41 mg·L-1。在電子傳遞體(AQS)影響下,菌株ZQ21利用氫氧化鐵作為電子受體的Fe(Ⅲ)還原效率較對照組有了顯著提高,累積Fe(Ⅱ)濃度較對照組提高了 47%。(4)研究菌株ZQ21的異化Fe(Ⅲ)還原作用對重金屬Cr(Ⅵ)還原的影響。設置Cr(Ⅵ)濃度梯度為0、5、10、15、20、25、30mg·L-1。結果表明,菌株ZQ21在低濃度Cr(Ⅵ)(0～10mg·L-1)環(huán)境中生長良好。當Cr(Ⅵ)濃度為10mg·L-1時,菌株ZQ21細胞密度A600為0.16±0.004,Cr(Ⅵ)還原率為18%。設置Fe(Ⅲ)濃度梯度為0、200、400、600、800、1000mg·L-1,培養(yǎng)體系中添加不同濃度Fe(Ⅲ)后,菌株ZQ21的生長得到了明顯提高較對照組。當Fe(Ⅲ)濃度為800mg·L-1時,菌株ZQ21的Cr(Ⅵ)還原率達到83%,是對照組的4倍。(5)菌株ZQ21分別以檸檬酸鐵和氫氧化鐵為電子受體進行厭氧發(fā)酵時,累積Fe(Ⅱ)濃度分別是119.80 ± 0.77 mg·L-1和30.61 ±0.89 mg.L-L。相應的累積產氫量分別為1395.30 ± 4.79 mL·L-1和174.30 ± 3.23 mL·L-1,分別是對照組60倍和8倍。相應的代謝產氫途徑分別是乙醇型發(fā)酵和丁酸型發(fā)酵。表明異化Fe(Ⅲ)還原菌株ZQ21異化Fe(Ⅲ)還原與產氫過程存在相互偶聯(lián)。
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X55
【圖文】：

標準溶液０、０．２、０．３、０．４、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０邋ｍＬ置于比色管中，加水定容到逡逑１０邋ｍＬ，搖勻，反應１０邋ｍｉｎ。在５１０邋ｎｍ波長處測定其吸光度。Ｆｅ（ＩＩ）含量為橫坐標，逡逑NB５１0為縱坐標繪制標準曲線，如圖２－１所示。逡逑？邐表２－３邋Ｆｅ（邋ＩＩ）標準曲線溶液的配制表逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－３邋Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ｆｅ（邋ＩＩ）邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑試管號邐１２３４５６７８９逡逑Ｆｅ（ＩＩ）標準液／ｍＬ邐０邐０．２邐０．３邐０．４邐０．６邐０．７邐０．８邐０．９邐１．０逡逑０」％鄰菲Up啉溶液／ｍＬ邋１１１１１１１１１逡逑乙酸－乙酸鈉緩沖液／ｍＬ邋１１１１１１１１１逡逑蒸餾水／ｍＬ邐８邐７．８邐７．７邐７．６邐７．４邐７．３邐７．２邐７．１邐７．０逡逑Ｆｅ（邋ＩＩ）含邋Ｍ／ｍｇ．Ｌ－１邐０２邐３邐４邐６邐７邐８邐９邐１０逡逑Ｉ邋ｔ逡逑

５．０、６．０ｍＬＣｒ（ＶＩ）標準使用液置于比色管中，加水定容到１０ｍＬ，搖勻，反應ｌＯｍｉｎ，逡逑５４０邋ｎｍ波長處測吸光度。冷４0為縱坐標Ｃｒ（ＶＩ）含量為橫坐標繪制Ｃｒ（ＶＩ）標準曲線，如逡逑圖２－２所示。逡逑表２－４邋Ｃｒ（ＶＩ）標準曲線溶液的配制逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－４邋Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ｃｒ（ＶＩ）邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑試管號邐Ｉ邋２３４邐５６７邐８９邐１０邋ＩＩ逡逑Ｃｒ（ＶＩ）標準使川液／ｍＬ邐０邐０．２邐０．４邐０．６邐０．８邐Ｉ邐２邐３邐４邐５邐６逡逑ＤＰＣ邋顯色劑／ｍＬ邐２２２２２２２２２２２逡逑蒸餾水／ｍＬ邐８邐７．８邐７．６邐７．４邐７．２邐７．０邐６邐５邐４邐３邐２逡逑Ｃｒ（ＶＩ）含邋ｍ／ｍｇ．Ｌ—１邐０邐０．１邐０．２邐０．３邐０．４邐０．５邐１．０邐１．５邐２．０邐２．５邐３．０逡逑１．８逡逑１５邋＿邐ｙ＝０．５１２２ｘ邋＋０．０４８８逡逑「邐Ｒ２邋＝邋０．９９２１逡逑ｊ邋０．９邐義，，逡逑Ｑ．６邋’’逡逑０３邋＾逡逑０．０邋？逡逑０．０邐０．５邐１．０邐１．邋５邐２．０邐２．邋５邐３．０邐３．邋５逡逑（ｍｇ－Ｌ１）逡逑圖２－２邋Ｃｒ（邋ＶＩ）標準曲線逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ｃｒ（ＶＩ）逡逑（２）樣品中Ｃｒ（ＶＩ）含量的測定逡逑量�。插澹恚体澹模校蔑@色劑溶液到１０邋ｍＬ比色管中，加入１邋ｍＬ待測培養(yǎng)液（對照組逡逑不加培養(yǎng)液）

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本文編號：2724251