水稻土中铁还原菌的分离纯化及铁还原能力分析_王伟民

1、第36卷第10期西北农林科技大学学报(自然科学版V o l.36N o.10 2008年10月Jo urnal o f No rthw est A&F U niv ersity(N at.Sci.Ed.O ct.2008水稻土中铁还原菌的分离纯化及铁还原能力分析王伟民,曲东,徐佳(西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100摘要=目的>对水稻土中铁还原菌进行分离纯化,比较不同培养基的分离效果,研究不同菌株的铁还原特征。=方法>以四川和江西水稻土为材料,采用PT Y G固体平板培养基及柠檬酸铁固体培养基(斜面分离出兼性厌氧和严格厌氧的菌株,并通过柠檬酸铁液体培养基及Fe

2、(OH3培养基进行铁还原能力测定,比较不同菌株的Fe(Ó还原率大小、铁还原特征曲线,以及分别在L B液体培养基和柠檬酸铁液体培养基中的生长曲线。=结果>在以葡萄糖为碳源时,来源于江西水稻土的8个菌株对柠檬酸铁的利用率较高,铁还原率为84.34%93.81%,而对Fe(OH3的还原率为71.07%90.90%;来源于四川水稻土的8个菌株对柠檬酸铁的还原率为83.78%93.52%,而对Fe(O H3的还原率为88.19%99.84%。严格厌氧菌株的铁还原速率较快,在培养3d后20个菌株的铁还原率都在90%以上,利用柠檬酸铁的铁还原率为90.49%97.93%,利用Fe(OH3的为

3、94.03%99.57%。在L B液体培养基及柠檬酸铁液体培养基中,不同菌株的对数生长期为1025h,前者的延滞期较短,而后者的细胞产量较大。=结论>由四川和江西水稻土中获得了对柠檬酸铁和Fe(O H3具有高效利用率的铁还原菌株,其中严格厌氧菌株对2种铁源的利用率均明显大于兼性厌氧菌株。兼性厌氧铁还原菌株为革兰氏阴性芽孢杆菌,严格厌氧铁还原菌株为革兰氏阳性,有芽孢,属梭状杆菌。铁还原菌的生长与Fe(Ó的还原具有耦合关系。关键词水稻土;铁还原菌;分离纯化;铁还原率中图分类号S154.3文献标识码A文章编号1671-9387(200810-0103-07Isolation of i

4、ron-reducing bacteria in paddy soil and its Fe(Óreduction potential analysisWANG We-i min,QU Dong,XU Jia(College of Resource s and E nv ir onme nt,N or thw e st A&F Unive rsity,Yangling,S haanx i712100,ChinaAbstract:=Objective>T he study isolated Fe(Ó-reducing bacterium from paddy s

5、oil,com pared the dif-ferent iso lating results o f different dilution factor,and studied the Fe r educing-characters of different strains.=M ethod>Fe(Ó-reducing bacterium w as isolated w ith PT YG plate and Fe(Ó-citrate medium fro m paddy soil of Jiang xi and Sichuan Province and the a

6、bility o f Fe(Ó-reducing potential of bacterium w as identified by Fe(OH3culture and Fe(Ó-citrate m edium m ethod.T he rate of Fe(Ó-reducing and the character cur ve of Fe(Ó-reductio n and g row th of different bacteria w ere compar ed.=Result>When u-sing g lucose as carbon so

7、ur ce,8strains facultative anaerobic bacteria fro m paddy of Jiang x i could reduce Fe(Ó-citr ate quickly and the rate o f Fe(Ó-citrate reduction w as betw een84.34%-93.81%,but the rate of Fe(OH3r eductio n w as low,just betw een71.07%-90.90%.8str ains facultative anaerobic bacteria fro m

8、paddy soil of Sichuan had efficient abilities to reduce Fe(Óand the rate of Fe(Ó-citrate reduction w as betw een83.78%-93.52%,and the r ate of Fe(OH3reductio n betw een88.19%-99.84%.The*收稿日期2007-10-15基金项目国家自然科学基金项目(40271067,40741005作者简介王伟民(1980-,男,陕西咸阳人,硕士,主要从事土壤环境化学研究。通讯作者曲东(1960-,男,河南陕县人

9、,教授,博士生导师,主要从事土壤环境化学研究。E-m ail:d on gqun sw strictly anaerobic bacteria from paddy soil of Jiangx i and Sichuan Province all had efficient ability to reduce Fe(Ó.20strains strictly anaero bic bacteria could r educe Fe(Óquickly,the rate of Fe(Ó-citrate r educ-tion w as betw een90.49%-9

10、7.93%and the r ate of Fe(OH3r eductio n betw een94.03%-99.57%.The lag phase of different bacteria was almost betw een10-25h in LB cultur e and Fe(Ó-citrate medium.Bac-teria had short lag phase in LB culture,and the outputs of cells w ere larg er in Fe(Ó-citrate m edium. =Conclusio n>Bac

11、teria str ains w hich can r educe Fe w ere isolated fr om paddy soil of Jiang xi and Sichuan,and the isolated bacteria show ed high utilization rate o f Fe(Ó-citrate and Fe(OH3.Strictly anaer obic iron re-ducing bacteria's utilization rate of the tw o Fe resources w ere both hig her then th

12、at of facultative anaer obic bacteria's.Facultative anaerobic bacteria w ere ro d-shaped gram-neg ative bacteria w ith spores;strictly anae-r obic bacteria w ere gram-po sitiv e bacteria w ith spores,belo ng ing to fusiform bacillus.The Fe(Ó-r educ-tion w as co upled w ith the gr ow th of b

13、acteria.Key words:paddy soil;Fe(Ó-reductio n bacterium;isolatio n;Fe(Ó-reduction r ate铁还原微生物通常指具有异化还原Fe(Ó功能的微生物。异化Fe(Ó还原是厌氧沉积物及水稻土中重要的生物化学过程之一,是一些特殊的微生物利用有机物为电子供体,在氧化有机物的同时,以Fe(Ó作为惟一的电子受体,使Fe(Ó还原为Fe(Ò,并由代谢过程中获得能量支持生长1。Yana等2和Loner gan等3综述了厌氧环境中具有异化还原Fe(Ó能力的微生物

14、多样性,并将已知的铁还原微生物划分到确定的系统发生种属中。目前,已经报道的铁还原菌主要包括:严格厌氧菌Geobacteraceae中的一些成员,如由淡水沉积物中分离的Geobacter和海洋环境中的Desulf ur omonas 的一些种4-5;兼性厌氧菌S hew anella内的一些种6-7,以及一些噬温菌和噬热菌8-9。铁还原菌在细菌域和古菌域几乎都有分布10,这些微生物代谢能力十分强大,不但可利用纤维素等有机物,还可利用各种有机酸和烃类化合物及芳香族化合物作为碳源和能源11-13。铁还原菌不仅可以还原铁,而且还可以利用O2、NO3-、NO2-、S0,及多种形态的Fe(Ó、M

15、nO2和一些腐殖酸作为电子受体14-16。此外,铁还原菌还可以还原许多痕量金属盐,如Cr2O72-、AsO3-、SeO42-以及一些高价放射性金属,如Co、U(Ö、T c(×17-18。Kashefi等19报道,一些异化铁还原的嗜热菌和嗜温菌甚至可以将Au(Ó还原为单质金而沉降。铁还原菌的多样性及其在各种淹水环境中的广泛分布,使人们认识到其在环境中的重要意义。因此,对铁还原菌的分离、提纯、鉴定以及生理代谢和铁还原机理的研究,已成为异化铁还原研究中的热点。针对水稻土中铁还原菌分离纯化的研究在国内尚处于起步阶段,分离方法及分类也鲜见报道。我国水稻土资源丰富,加强水稻土

16、中铁还原机理的研究,无疑具有重要的理论和实际意义。然而,针对水稻土中异化Fe(Ó还原过程的研究却十分有限。因此,为了进一步深入研究铁还原菌的作用机理,本试验在借鉴前人研究成果的基础上,进行了铁还原微生物的分离和筛选,并对其Fe(Ó还原微生物特性进行了研究,这对于阐明土壤中氧化铁的微生物还原机理,认识异化铁还原在稻田生态系统中的重要作用,促进水稻土中污染物的转化与修复具有重要的理论和实际意义。1材料与方法1.1供试土壤供试水稻土分别采自四川省邛崃市迥龙镇柏杨村(用/SC0表示和江西省安福县竹江乡店上村(用/JX0表示。土壤样品自然风干,磨细,过孔径1 mm筛。供试土壤基本理化

17、性状见表1。表1供试土壤的基本理化性质T able1T he basic chemica-l physic pro per ties of so ils土壤S oil 有机质/(m g#kg-1O.M.全铁/(g#kg-1Total iron无定形铁/(g#kg-1Amorphou s iron游离铁/(g#kg-1Free iron pH细菌总数/(108g-1Bacteria num berSC48.934.2 3.0811.697.349.14 JX23.919.5 1.94 6.48 4.848.961.2培养基组成1.2.1PTYG培养基蛋白胨0.25g/L,胰蛋白胨0.25g/L,

18、酵母膏0.5g/L,葡萄糖0.5g/L, Mg SO4#7H2O0.6g/L,CaCl2#2H2O0.07g/L,104西北农林科技大学学报(自然科学版第36卷琼脂粉10g/L,调节培养基pH为7.0。1.2.2柠檬酸铁培养基柠檬酸铁3.3g/L,NH4Cl 1g/L,CaCl2#2H2O0.07g/L,MgSO4#7H2O0.6 g/L,K2HPO4#3H2O0.722g/L,KH2PO40.25g/L,葡萄糖10g/L,琼脂粉10g/L,调节培养基pH为7.0。当去除琼脂粉后即为柠檬酸铁液体培养基。1.3铁还原微生物的分离与纯化1.3.1水稻土中厌氧微生物的恢复培养称取供试水稻土样品10.

19、00g于100mL血清瓶中,加入1 mL人工合成的Fe(OH3悬液(含Fe量为15.4 mg/mL及50mL去离子水,在30e下静置暗光培养1周。将培养后的土壤悬液于700r/min离心10 min,取上清液作为微生物接种液。1.3.2兼性厌氧铁还原菌株的分离纯化将1.3.1中的接种液稀释100倍,取100L L在PT YG固体培养基平板上涂布,培养皿用封口膜密封,以减少空气中O2的影响。置30e培养箱中避光培养2d。选择菌落分布均匀的平板,全部挑取单菌落,分别接入柠檬酸铁液体培养基中培养。培养瓶采用10mL 的血清瓶,每瓶加柠檬酸铁液体培养基5mL,冲氮气5min,密封。如果在培养过程中柠檬

20、酸铁液体培养基由黄绿色逐渐变为白色,表明柠檬酸铁已被还原,此菌株具有还原Fe(Ó的功能。据此分离筛选目的菌株。吸取含目的菌株的培养液100L L,在PT YG固体培养基平板上涂布,培养皿用封口膜密封,于30e避光培养2d。最大量挑取单菌落,转接于装满LB液体培养基的15mL带盖菌种管中,盖紧管盖,30e厌氧培养1d。将培养后的菌种管于3000r/min离心15m in,弃上清液,用无菌水洗涤2次,再用1m L无菌水悬浮沉淀制得菌液,转入1.5 mL离心管中,4000r/min离心10m in,弃上清液,于4e保存。1.3.3严格厌氧铁还原菌株的分离纯化吸取稀释103104倍的1.3.

21、1中接种液1m L,在柠檬酸铁固体培养基斜面上均匀涂布(柠檬酸铁固体培养基斜面在25mL的血清瓶中制备,将血清瓶加橡胶盖,充无菌氮气15m in,除去瓶中氧气,用铝盖密封。于30e避光培养34d。当铁还原微生物开始生长时,培养基中的柠檬酸铁会逐渐被还原,培养基的颜色由黄绿色逐渐变为白色。将斜面上生长的、能够还原柠檬酸铁的单菌落分别挑入柠檬酸铁液体培养基中继续培养,进一步筛选具有铁还原功能的目的菌株。挑选具有还原柠檬酸铁能力的培养瓶作为接种液,在柠檬酸铁固体培养基上再次涂布,分离纯化目标菌株。最大量挑取单菌落,转接于装满LB液体培养基中扩繁,制得菌液,转入1.5mL 离心管中,4000r/min

22、离心10m in,弃上清液,于4 e保存。1.4铁还原特征曲线与铁还原率的测定选择Fe(Ó为惟一的电子受体,铁源分别采用柠檬酸铁溶液(含Fe量为658.2m g/L和人工合成的Fe(OH3悬液(含Fe量为616.2m g/L。在若干个10mL血清瓶中,分别加入1mL铁源,1mL5 g/L的氯化铵,加盖后于121e灭菌30m in,冷却后开盖,加入过0.22L m滤膜的25m mol/L磷酸缓冲液1m L,300mm ol/L葡萄糖溶液1mL,分别接种1.3中分离纯化的菌液1mL,通氮气除去瓶中O2,盖上橡胶盖后用铝盖密封。试验处理中,以不加菌液(补1m L无菌水为对照(CK,以接种不

23、同菌株但不加碳源的处理(补1mL无菌水为对比,用CK1、CK2、CK3、CK4,表示。30e下暗光培养,分别在不同培养时间下测定培养瓶中Fe(Ò浓度的变化。不同菌株的铁还原率依据测定的Fe(Ò浓度与体系中加入的总Fe(Ó浓度(Fe T比值计算,用百分数(%表示。1.5铁还原菌生长曲线的测定1.5.1不同菌株在LB液体培养基中的生长曲线将纯化扩繁后的菌体用适量LB液体培养基悬浮制得接种液。取12支装有一半LB液体培养基的带盖菌种管,按无菌操作法向每管准确加入1mL 接种液,接种后管中剩余空间用LB液体培养基补满,盖紧管盖后上下摇荡,使菌体混匀。以不接种的装满LB液体

24、培养基管为对照(CK。在30e下避光培养。分别在培养的0,2,4,6,8,10,12,16,20, 26,32,40h取出,放入冰箱中贮存,待测。取样结束后,以未接种的菌种管(CK为测定空白,选用600nm波长,按取样先后进行光密度测定,以菌悬液的光密度值(OD600为纵坐标20、培养时间为横坐标制得菌体生长曲线。1.5.2不同菌株在柠檬酸铁液体培养基中的生长曲线将纯化扩繁后的菌体用适量无菌水悬浮制得接种液,分别转接到柠檬酸铁液体培养基中,接种量为1%(体积分数。然后将接种瓶密封,充无菌氮气,30e下避光培养。分别在不同时间段采样,以未接种的菌种管为测定空白,测定600nm波长的光密度值(OD

25、600,绘制菌体生长曲线。同时,测定培养体系中柠檬酸铁的还原率,考察铁还原菌株的生长与铁还原的耦联情况。105第10期王伟民等:水稻土中铁还原菌的分离纯化及铁还原能力分析1.6采样及测定方法吸取1mL培养液,置于4mL0.5mo l/L盐酸溶液中浸提,在30e下静置浸提24h21,平行3份。将提取液过0.22L m滤膜,滤液中Fe(Ò浓度采用邻菲啰啉分光光度法测定22。2结果与分析2.1铁还原微生物的分离与纯化分离兼性厌氧铁还原菌时,使用PTYG固体培养基和柠檬酸铁液体培养基。PT YG固体培养基平板接种时的稀释倍数由多级稀释法确定。由表2可知,选择100倍的稀释倍数比较适宜。通过柠

26、檬酸铁液体培养基可初步对具有铁还原功能的菌株进行筛选。由江西和四川水稻土中分离的93和85株菌中,有39和42株菌在培养过程中有明显的铁还原现象。通过Fe(Ò浓度测定,江西和四川水稻土中分别有14和26株菌的铁还原率在70%以上。分离严格厌氧铁还原菌时,使用柠檬酸铁固体培养基(斜面。接种液稀释倍数为103104倍。在控制严格厌氧条件下,在斜面上生长的铁还原菌能够将黄绿色的柠檬酸铁还原为白色。直接从柠檬酸铁固体培养基表面挑取具有铁还原能力的单菌落,接入柠檬酸铁液体培养基进一步进行铁还原能力鉴定。表2不同稀释倍数下P T YG平板培养基的菌落数T able2T he number o f

27、 CFU on the PT YG platein different dilutio n facto rs水稻土浸提液E xtracted solutionof paddy s oil稀释倍数Dilution factor101102103 JX524.7?101.653.3?18.3 4.7?1.5SC956.0?92.0149.7?7.117.3?1.5 2.2不同菌株铁还率的比较由江西和四川水稻土中分离获得的部分兼性厌氧菌株,在以葡萄糖为碳源时对柠檬酸铁和Fe(OH3的还原率见表3。表3兼性厌氧条件下分离的不同菌株的铁还原率(培养6dT able3F e(Ó-reductio

28、 n r ate of different facultative anaer obic bacter ia(incubated fo r6day s土壤S oil菌株编号Numb er ofstrain柠檬酸铁还原率/%Ferr ic citratereduction rateFe(OH3还原率/%Fe(OH3reduction rate土壤Soil菌株编号Num berof strain柠檬酸铁还原率/%Ferric citratereduction rateFe(OH3还原率/%Fe(OH3redu ction rateJX JX-o290.7979.57JX-o384.3475.72J

29、X-o491.5471.07JX-o586.2383.21JX-o689.6478.15JX-o1893.2490.90JX-o10593.8173.70JX-o10692.3072.89S CSC-o783.7892.97SC-o988.8494.43SC-o1291.3894.01SC-o1791.7793.18SC-o1893.1388.19SC-o2493.0294.64SC-o4293.5289.44SC-o4693.1399.84表4严格厌氧条件下分离的不同菌株的铁还原率(培养3dT able4T he Fe(Ó-r educt ion rate o f differen

30、t st rictly anaero bic bacteria(incubated for3days土壤S oil菌株编号Numb er ofstrain柠檬酸铁还原率/%Ferr ic citratereduction rateFe(OH3还原率/%Fe(OH3reduction rate土壤Soil菌株编号Num berof strain柠檬酸铁还原率/%Ferric citratereduction rateFe(OH3还原率/%Fe(OH3redu ction rateJX JX-a397.9396.33JX-a597.6697.75JX-a696.2495.51JX-a892.929

31、6.50JX-a995.1797.69JX-a1094.3696.53JX-a1293.9897.23JX-a1797.2094.03JX-a2093.5599.45JX-a2292.0796.82S CSC-a1194.7095.33SC-a1296.1097.69SC-a1393.8994.52SC-a1493.0695.40SC-a1590.7899.57SC-a1694.1995.06SC-a1794.0494.18SC-a1891.7894.05SC-a1990.4996.68SC-a2495.4195.73由表3可知,来源于江西水稻土的8个菌株,对柠檬酸铁的利用率均较高,铁还原率在

32、84.34% 93.81%,而对Fe(OH3的还原率为71.07%90.90%,表明在6d培养时间内,这些菌株较易于还原离子态的铁。来源于四川水稻土的8个菌株,对柠檬酸铁的还原率为83.78%93.52%,而对106西北农林科技大学学报(自然科学版第36卷Fe(OH 3的还原率为88.19%99.84%,对Fe(OH 3的利用率明显高于柠檬酸铁,表明四川水稻土中分离的菌株铁还原特征与江西水稻土中分离的菌株不同。以葡萄糖为碳源时,严格厌氧条件下分离的不同菌株对柠檬酸铁和Fe(OH 3的还原率列于表4。由表4可知,总体而言,严格厌氧条件下分离的菌株铁还原速率较快,在培养3d 后,20个菌株的铁还原

33、率均在90%以上,其中利用柠檬酸铁的铁还原率为90.49%97.93%,利用Fe(OH 3的为94.03%99.57%。各菌株对2种铁源的利用率均明显大于兼性厌氧菌株。2.3 不同菌株的铁还原特征曲线从兼性厌氧及严格厌氧的铁还原菌株中各选出4个株菌,在厌氧条件下以人工合成的Fe(OH3为惟一电子受体进行培养,测定不同培养时间下Fe(Ò浓度的变化,得到的铁还原特征曲线见图1和图2。由图1可知,4个兼性厌氧菌株在培养1d 后,Fe(Ó还原进入快速增长期,4d 后Fe(Ó还原率基本达到稳定,除JX -o6菌株的Fe(OH3还原率稳定在80%左右外,其他3个菌株均稳定在9

34、0% 以上。图1 4株兼性厌氧菌的铁还原特征曲线Fig.1 T he char acter curve o f Fe(Ó-reduction of4strains of facultative anaerobic bacteria图2 4株严格厌氧菌的铁还原特征曲线F ig.2 T he character curv e of F e(Ó-r eductio n o f4str ains o f strict ly anaero bic bacter ia在4个严格厌氧菌株的铁还原过程中,在培养1.5d 后,JX -a10和JX -a8菌株的铁还原率迅速增大,较SC -a1

35、5和SC -a17菌株提前0.5d,培养3d 后4个严格厌氧菌株的Fe (OH 3还原率均达到90%以上(图2。在培养体系中,不接菌的CK 及接种4株菌但不加碳源的对照(CK 1、CK 2、CK 3、CK 4的铁还原率几乎为一条直线,说明没有微生物参与及微生物生长受到限制时,Fe(OH 3的还原反应几乎不会发生。2.4 不同铁还原菌株的生长曲线不同铁还原菌株在LB 液体培养基及柠檬酸铁液体培养基中的生长曲线分别如图3和图4 所示。图3 不同铁还原菌株在L B 液体培养基中的生长曲线Fig.3 T he cha racter curve o f Fe(Ó-r educt ion of

36、4strainsof facultative anaer obic ir on reducing bacter ia图4 不同铁还原菌株在柠檬酸铁液体培养基中的生长曲线F ig.4 T he character curv e of F e(Ó-r eductio n o f 4strains of str ictly anaerobic iron r educing bact er ia由图3和图4可知,总体上看,不同铁还原菌株在LB 液体培养基中停滞期比较短,培养8h 左右生长曲线就进入对数期;在柠檬酸铁液体培养基中,由于其微生物繁殖较快,故在测定生长曲线时将菌悬107第10期王伟

37、民等:水稻土中铁还原菌的分离纯化及铁还原能力分析108 西北农林科技大学学报 ( 自然科学版 第 36 卷 液稀释了 5 倍。在培养 15 25 h, 不同菌株的生长 曲线可进入对数期。从测定的柠檬酸铁液体培养基 中菌悬液的光密度比较 , 其微生物生物量远大于用 LB 液体培养基。 选择严格厌氧 菌株 ( JX - a10 和兼 性厌 氧菌株 ( SC - o24 , 同时测定其生长曲线和铁还原特征曲线, 结果见图 5 和图 6。从图 5 和图 6 可以看出, 2 株菌 的生长曲线和铁还原特性曲线有着密切的相关性。 伴随铁还原细菌生长进入对数期, 体系中的 Fe( Ó 还原率也进入快

38、速增长期 , 表明 F e( Ó 的还原和铁 还原菌的生长耦合在一起。 图5 JX - a10 的生长曲线和铁还原特征曲线 strict ly anaero bic bacter ia JX - a10 图6 SC - o24 的生长曲线和铁还原特征曲线 strict ly anaer obic bacter ia SC - o 24 Fig. 5 G row th cur ve and F e( Ó - reductio n o f Fig. 6 G row th cur ve and F e( Ó - reductio n o f 3 讨 论 本研究在分离兼性

39、厌氧菌时发现 , 四川水稻土 差, 边缘光滑 , 直径 2 mm 左右, 革兰氏阳性 , 有芽 孢, 属 梭状 杆 菌; 其 对氧 化铁 的 还原 率 一 般都 在 94. 03% 99. 57% 。通过对江西水稻土和四川水稻 土中铁还原菌的研究可以看出 , 铁还原菌在 2 种水 稻土中都有较多的分布。比较严格厌氧铁还原菌和 兼性厌氧铁还原菌在 F e( OH 3 培养基中的铁还原 特征曲线, 可以看出 , 严格厌氧铁还原菌对铁的还原 速率明显大于兼性厌氧铁还原菌。 在本研究中 , 只是通过单菌落筛选, 由土壤中分 离出不同的具有铁还原功能的菌株 , 对这些菌株还 有待进行系统的分类鉴定。另一

40、方面 , 由于试验中 仅以葡萄糖作为惟一碳源 , 可能会限制一些利用特 殊碳源的铁还原菌的生长 , 也难以获得不同碳源利 用能力的信息。鉴于微生物呼吸代谢的多样性, 选 择其他碳源 , 如乙酸盐、 乳酸盐或丙酮酸盐等代替葡 萄糖, 还有待进行深入探讨。 样品中的微生物数量显著多于江西水稻土样品。在 PT YG 固体平板培养基上 , 四川水稻土样品中可培 养的微生物数量是江西水稻土样中的 2 4 倍 ( 表 2 。其中 SC 土样中铁还原率大于 70% 的菌株检出 率约为 31% , 而 JX 土样中的检出率仅为 15% 左右, 这一结果可能与不同地区的耕作环境有关。采自江 西的水稻土属于水稻连

41、作 , 而采自四川的水稻土为 水 - 旱轮作, 导致兼性厌氧菌的数量有一定差异。另 外, 四川及江西两地水稻土理化性质的差异, 可能也 是影响微生物种群特征及数量差异的因素。 本试验通过比较四川和江西水稻土样品中铁还 原菌的形态特征及铁还原特征发现 , 四川和江西水 稻土样品中的兼性厌氧铁还原菌形态上并无明显差 异, 一般都为浅棕色 , 菌落边缘不规则, 隆起, 表面粘 滑, 透光性差, 直径 3 m m 左右 , 染色镜检为革兰氏 阴性芽孢杆菌。但是四川水稻土样品中分离出的兼 性厌氧铁还原菌对氧化铁的还原能力明显高于江西 水稻土样品。这可能是由两种水稻土样品理化性质 的差异造成的。四川水稻土

42、样品中全铁含量、 游离 铁含量以及有机质含 量均明显高于江 西水稻土样 品。对江西和四川水稻土样品中分离出的严格厌氧 铁还原菌 , 从菌落形态及显微形态观察可以看出 , 菌 株具有一些共同特征 : 菌落白色, 粘滑, 隆起, 透光性 4 结 论 由四川和江西水稻土中分离获得了具有铁还原 能力的兼性厌氧及严格厌氧菌株。通过对柠檬酸铁 和人工合成 F e( OH 3 2 种培养基中铁还原率的比 较, 都表现出较高的 F e( Ó 还原率。不同水稻土中 分离的兼性厌氧及严格厌氧菌株的铁还原特征具有 一定差异, 严格厌氧菌株对 2 种铁源的利用率均明 显大于兼性厌氧菌株。兼性厌氧铁还原菌株为

43、革兰 氏阴性芽孢杆菌 , 严格厌氧铁还原菌株为革兰氏阳 第 10 期 王伟民等 : 水稻土中铁还原菌的分离纯化及铁还原能力分析 109 性, 有芽孢 , 属梭状杆菌。不同菌株的对数生长期为 10 25 h, 且铁还原菌的生长与 Fe( Ó 的还原具有 耦合关系。 参考文献 1 2 A n ders on R T , Lovley D R . H exadecan e decay by m et hanogen esis J . N at ure, 2000, 404: 722 - 723. Y an a B, Barbara A , Lovley D R . Com put at i

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