礦物風(fēng)化是指地表或接近地表的堅硬巖石、礦物與大氣、水及生物接觸過程中產(chǎn)生物理、化學(xué)變化而在原地形成松散堆積物的過程,是土壤的形成基礎(chǔ),在自然界廣泛發(fā)生,是影響地球礦質(zhì)元素的化學(xué)循環(huán)及環(huán)境的重要因素。研究表明,細(xì)菌在礦物風(fēng)化過程中起著重要作用,不同細(xì)菌風(fēng)化礦物機(jī)制之間存在顯著差異,研究這些礦物風(fēng)化細(xì)菌的風(fēng)化特性及分子機(jī)制對全面了解細(xì)菌在硅酸鹽礦物風(fēng)化過程中的作用具有重要意義。本文以一株本實驗室保藏的高效礦物風(fēng)化細(xì)菌Rhizobium massiliae S41為研究對象,以黑云母為供試礦物,將發(fā)酵液中的礦質(zhì)元素Fe、Al、Si的濃度作為表征細(xì)菌風(fēng)化能力的指標(biāo),研究了細(xì)菌S41在不同碳源和氮源條件下風(fēng)化黑云母的生理特性;篩選并研究了該細(xì)菌在風(fēng)化黑云母過程中的功能基因,通過同源重組的方法構(gòu)建五株不同基因的單基因缺失突變株,比較了各突變株與野生株對黑云母的風(fēng)化作用,并對能夠有效提高菌株S41風(fēng)化能力的基因FhuD進(jìn)行了進(jìn)一步研究,比較了該基因突變株與野生株對含鐵量不同的兩種礦物鉀長石和黑云母的風(fēng)化作用,以及兩菌株的產(chǎn)鐵載體能力和對環(huán)境中Fe元素的吸收效率,并對該基因突變株進(jìn)行了功能回補(bǔ)。試驗結(jié)果表明,當(dāng)培養(yǎng)基中只含葡萄糖或甘露糖時,菌株S41的風(fēng)化能力顯著高于其他碳源試驗組,且在高濃度碳源條件下菌株的風(fēng)化能力高于低濃度碳源;細(xì)菌S41以(NH4)2SO4為唯一氮源時,發(fā)酵液細(xì)胞數(shù)量、pH和風(fēng)化能力均顯著低于其他實驗組。比較各突變株與野生株對黑云母的風(fēng)化作用,發(fā)現(xiàn)突變株S41△FhuD對黑云母中Fe和Si的溶出效率顯著高于野生株。突變株S41△FhuD對含鐵量較高的黑云母的風(fēng)化作用顯著高于野生株,而對含鐵量極低的鉀長石的風(fēng)化作用與野生株無明顯差異,說明突變株對礦物的風(fēng)化作用可能受礦物中鐵含量的影響。突變株細(xì)胞內(nèi)鐵含量在24 h和48 h時顯著低于野生株,表明基因FhuD的缺失可能影響了細(xì)菌對鐵的吸收效率;突變株的鐵載體產(chǎn)量在24 h和48 h顯著高于野生株,而鐵載體的產(chǎn)生受環(huán)境中鐵元素濃度調(diào)控,說明基因FhhuD的缺失可能能夠促進(jìn)細(xì)菌產(chǎn)生較多鐵載體;對突變株S41△FhuD進(jìn)行了功能回補(bǔ),發(fā)現(xiàn)回補(bǔ)株S41AFhuDH對黑云母的風(fēng)化能力與野生株相同。研究發(fā)現(xiàn)在葡萄糖和甘露糖條件下菌株Rhizobium massiliaeS41生長勢最好,產(chǎn)多糖能力最強(qiáng)�；騀huD的缺失能夠降低細(xì)菌Rhizobiummassiliae S41對鐵的吸收效率,提高菌株產(chǎn)鐵載體能力,從而加速菌株對黑云母的風(fēng)化作用。
【學(xué)位單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S151.2
【部分圖文】：

逡逑它們分別由ｆ＾ｃ／ｊｍＶＡ／ａｃｏ／／和５ｙｒｅｐ／ｏ—ｃｅ．ｖ／７／／（？ｗ合成，如圖１－２所不，這兩種逡逑鐵載體均由結(jié)構(gòu)單元組成，腸菌素的結(jié)構(gòu)單元為兒茶酚（ｃａｔｅｃｈｏｌ），去鐵敏Ｂ的逡逑結(jié)構(gòu)單元是異輕Ｓ虧酸（ｈｙｄｒｏｘａｍａｔｅ）。鐵載體結(jié)構(gòu)中還存在其他基團(tuán)如輕基、竣逡逑基等。根據(jù)鐵載體絡(luò)合鐵元素的基團(tuán)將其進(jìn)行分類，目前研宄歸類的大概有５００逡逑多種。逡逑目前根據(jù)鐵載體官能團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)，將鐵載體大致分為氧肟酸型、兒茶酚型逡逑和羧酸鹽型，有些細(xì)菌還能產(chǎn)生同時具有異羥肟酸基和兒茶酚氦基的鐵載體。鐵逡逑載體還可以根據(jù)螯合基團(tuán)的位置將其分為線型、環(huán)型和三角型鐵載體。逡逑0邋0逡逑義邐ＮＨ３邐—ＮＨ邐》—ＮＨ逡逑＂Ｙｌ邐（ＣＨ，），邋（Ｈ２Ｃ）３邐（ＣＨ；＞３邋（Ｈ２Ｃ）３邐（ＣＨ，），邐，逡逑p�。ｗ辶x希牛睿簦澹潁猓幔悖簦椋鑠危模澹螅媯澹潁潁椋錚幔恚椋睿邋義賢跡保擦街殖＜奶靨澹撼睪腿ヌ簦洛義希疲椋紓澹保插澹櫻簦潁酰悖簦酰潁邋澹錚駑澹澹睿

本文編號：2807930