胶质芽孢杆菌的胞外分泌物与细菌的解钾作用

研究了胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)KO1菌株在不同培养条件下,其荚膜多糖含量随时间的变化以及菌株在有氮、无氮培养基中的解钾作用。结果表明,尽管该菌在无氮培养条件下的菌体数量远小于有氮培养条件,但无氮培养条件下所提取的细菌多糖多于在有氮条件下培养所提取的细菌多糖;胶质芽孢杆菌在以添加钾长石粉或黑云母粉制作的无氮培养基中生长可形成大量多糖,采用丙酮法进行细菌培养液多糖提取,发现细菌培养的第3天所提多糖含量最高;胶质芽孢杆菌在以添加钾长石粉或黑云母粉制作的有氮培养基中生长亦可形成较多的多糖,且在细菌培养的第4天所提多糖含量最高;胶质芽孢杆菌在有氮条件下对含钾矿物的释钾率高于在无氮条件下的释钾率,这可能与该菌在有氮条件下生长更快、可产生较多菌体细胞有关。分析表明,该菌在有氮条件下产生的胞外糖蛋白高于在无氮条件下产生的胞外糖蛋白,蛋白质在细菌分解转化含钾矿物过程中可能发挥重要作用。     

胶质芽孢杆菌胞外多糖在肥料矿物分解转化中的作用

本文探讨了胶质芽孢杆菌胞外多糖在细菌分解转化矿物过程中的作用。将事先提取的胞外粗多糖按一定浓度梯度与矿粉混合,24 h后再次提取多糖称重,证实多糖与矿粉颗粒之间的吸附现象。计算结果表明,矿粉对多糖的吸附随多糖量的增加而呈较明显的增长,之后增幅逐渐趋于平缓。在无氮培养基中添加不同种类矿粉培养细菌,然后分别提取粗多糖和较纯多糖,发现矿物种类对胶质芽孢杆菌多糖的分泌有显著影响。添加含有细菌所需矿质养料的矿粉在培养液中,胞外多糖含量相对增高,说明细菌分泌胞外多糖受到矿物化学组成的影响,即细菌胞外多糖的产生与它们对矿物养料的需求和矿物的风化过程有密切联系。     

细菌与真菌对黑云母的风化作用比较:以胶质芽孢杆菌和黑曲霉为例

以胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)与黑曲霉(Aspergillus niger)为例,比较了细菌与真菌对黑云母风化作用的异同点,为研究微生物风化矿物的作用机制提供了实验依据。分别采用有氮培养基和察氏培养基作为胶质芽孢杆菌和黑曲霉的实验培养基,并以黑云母矿粉为钾源,培养5天后利用ICP-OES、SEM及酶活测定等方法,对发酵液中各种离子浓度、矿物表面形貌以及发酵液中碳酸酐酶(CA)活性进行检测。胶质芽孢杆菌与矿物通过多糖等黏性物质紧紧黏附在一起形成细菌-矿物复合体,而黑曲霉与矿物相互作用则形成了真菌-矿物聚集体。黑曲霉培养液中离子溶出量总体高于胶质芽孢杆菌培养液,其中Al 3+、Fe3+和K+含量分别高出约17、30和3mg/L;分泌的酸性物质的量和CA活性都明显高于胶质芽孢杆菌,表明黑曲霉拥有对矿物更强的风化能力。     

黑曲霉对含钾矿物的解钾作用与机理分析

通过测定黑曲霉(Aspergillus niger)对含钾矿粉的解钾量、黑曲霉作用含钾矿粉后的代谢产物(多糖、蛋白质、小分子分泌物)以及微环境中的pH值等,比较静置培养和震荡培养条件下黑曲霉对含钾矿粉的作用效果,并分析震荡培养下黑曲霉对含钾矿粉的风化作用机理。结果显示,震荡培养下黑曲霉对含钾矿粉的转化作用显著大于静置培养,震荡培养下黑曲霉作用含钾矿粉与否导致培养液中的代谢产物以及真菌-矿物聚集体微环境中pH值有显著改变。分析表明,黑曲霉生长形成的真菌-矿物聚集体、黑曲霉菌丝生长及其代谢产物、酸性微环境在含钾矿粉转化过程中发挥重要作用;黑曲霉对含钾矿粉的解钾作用应该是多种因素协同作用导致的综合效果。研究结果对完善真菌风化含钾矿物的作用机理,有效利用微生物转化低品位矿物钾技术提供了参考。     

碳酸钙颗粒的细菌诱导形成

为研究胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）在特定条件下能否诱导合成碳酸钙,作者采用胶质芽孢杆菌两种常用 基本培养基（有氮培养基和无氮培养基）,以磷灰石矿物为钙源,进行了利用胶质芽孢杆菌促进碳酸钙形成的实验,借助扫 描电镜（SEM）、能谱定量分析（EDS）和X-射线衍射（XRD）等手段观察分析形成碳酸钙的晶体结构和化学组成。结果表 明,胶质芽孢杆菌能促进碳酸钙晶体的形成,在有氮加磷矿粉的细菌培养液中形成的碳酸钙多于无氮加磷矿粉的细菌培养 液,在有氮加磷矿粉的细菌培养液中观察到柱状碳酸钙的形成。作者认为,胶质芽孢杆菌通过其风化作用及较强的吸附功能, 利用其分泌的碳酸酐酶（CA）和溶解CO2在分解磷灰石的过程中促进了碳酸钙的形成。     

龙葵+胶质芽孢杆菌修复Cd污染石墨尾矿试验研究

采用盆栽试验,分析龙葵+胶质芽孢杆菌的植物-微生物组合在修复石墨尾矿砂Cd污染的有效性.试验结果表明:接种芽孢杆菌可以一定程度降低土壤中的PH值,提升土壤中Cd的生物活性,将土壤中有效Cd的含量提高46.03％,使龙葵吸收的Cd浓度提高了23.53％;同时胶质芽孢杆菌还可以通过解磷、解钾作用促进龙葵的生长,使龙葵的单株...     

一株胶质芽胞杆菌对磷矿石风化作用的实验研究

以一株质芽孢杆菌为例研究实验条件下微生物对磷矿石的风化作用.以直接作用和间接作用的方式研究培养基中胶质芽孢杆菌对磷矿粉的风化作用,即在装有100目磷矿石粉的液体培养基中接种,研究该菌对磷矿石粉的直接风化作用;同时,将装有100目磷矿石粉的透析袋放入液体培养基中再接入该菌,研究其对磷矿石粉的间接风化作用.按不同时间取培养液上清液,过滤,用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定滤液中Ca2 、Mg2 、Na 、Mn2 、Al3 、Fe3 和K 等浓度,比色法测定水溶性P(Pws)和水溶性Si (Siws) 的含量;滤膜上的固体物称重并消解后,同上方法测定Ca2 、Mg2 、Na 、Mn2 、Al3 、Fe3 和K 等浓度以及Pws和Siws含量.此外,细菌风化作用后的矿物残渣用电子探针作表面微观形态分析和XRD矿物物相分析.结果表明:胶质芽孢杆菌对磷矿石粉风化的直接作用强度大于间接作用;对不同矿物的风化强度不同,对粘土矿物的风化作用较明显.提出细菌对磷矿石的风化作用源自细菌生长导致的机械破坏作用、胞外分泌物的生化降解作用以及多种因素之间的协同作用.     

铝土矿脱硅微生物的定向筛选及脱硅性能

利用铝硅酸盐矿物为能源的硅酸盐细菌选择性分离培养基,对从鄱阳湖地区不同性质土壤中筛选出了 18 株拟溶硅菌 种进行实验。通过对其产酸、产多糖、形成细菌-矿物复合体与溶硅能力的测定,定向筛选出P04与P17两株环状芽孢杆菌, 并以中国普通微生物菌种保藏中心环状芽孢杆菌 CGMCC1.0153(编号为 P19)(Bacillus circulans)为参照菌株,对其表型形态、 生理生化特性及脱硅效果进行了研究。结果表明:与其它菌种比较,这两株菌种具有较强的产酸、产多糖与溶硅能力,在 培养基中能形成明显的细菌-矿物复合体;通过与模式菌株的表型形态与生理生化特征及16S rRNA基因鉴定结果比较,可 认为 P04 与 P17 是环状芽孢杆菌;在实验条件下,P04,P17 与 P19 对铝土矿均有一定的脱硅能力,浸矿 12d 后,浸出上清液 中SiO2最大含量分别为54.26,42.78,47.98 mg/L,铝土矿的A/S从浸出前的5.17分别提高到10.99,7.61和8.90。表明具有 较强产酸、产多糖能力并能形成明显细菌 - 矿物复合体的环状芽孢杆菌的脱硅能力较强。     

锆石氧逸度对相山地区火山岩型铀矿床成矿母岩判别的指示意义

我国华南广泛分布火山- 侵入杂岩体,其中个别岩体中伴有火山岩型铀矿床的产出,因此如何区分含铀矿与不含铀矿岩体成为矿床学界关注的重要课题。本文以相山地区含铀火山- 侵入岩以及周边不含铀矿侵入岩为例,开展锆石LA- ICP- MS U- Pb年龄和微量元素研究。结果显示含矿花岗斑岩的形成年龄为133. 7±1. 6 Ma（云际）,含矿碎斑熔岩的形成年龄为132. 8±1. 5 Ma（邹家山）,不含矿花岗斑岩的年龄为134. 9±1. 3 Ma（七琴）和133. 3±1. 3 Ma（桃溪）,其在误差范围内基本一致。含矿与不含矿岩体的锆石Ce4+/Ce3+比值由高到低依次为：邹家山22. 12~68. 75（平均值为45. 61）,云际19. 02~43. 48（平均值为27. 64）,七琴7. 99~22. 03（平均值为15. 63）,桃溪9. 70~22. 40（平均值为16. 19）。锆石Ti含量温度计结果显示含矿岩体锆石的结晶温度比不含矿岩体的锆石结晶温度相对更高。结合晶格应变模型和锆石Ti温度计,获得前者的绝对氧逸度亦高于后者。本研究发现相山地区含矿火山- 侵入岩体中锆石的Ce4+/Ce3+比值普遍大于22,笔者提出锆石氧逸度可以作为判别火山- 侵入岩体是否含矿的一个可能指标。此外,含矿与不含矿岩体中全岩铀含量的高低与氧逸度呈明显的正相关,我们推断含矿岩体具有较高的氧逸度可能指示了其岩体母岩浆相应地具有更高的铀含量。综合前人的研究资料,笔者发现含铀岩体的氧逸度明显低于斑岩型铜- 钼矿,但与花岗岩型钨矿以及火山岩型银- 铅- 锌矿类似。因此,氧逸度的相对高低对铜- 钼、钨- 钼、铀及银- 铅- 锌赋矿岩体的差异性成矿有明显制约作用,可能还间接反映了地幔物质贡献比例的多少。     

中国含盐盆地成钾矿集区划分与找钾前景概述——纪念中国找钾60年

对中国含盐盆地戍钾矿集区、成钾准矿集区及成钾预备矿集区进行划分。矿集区的特点为①有一个主要的钾盐矿床;②每个盆地都有数个,有的迭10个以上钾盐矿床,地质资源合计储量KCl都达亿t以上;③钾盐戍因机制、模式复杂多样。对中国找钾60年进行回顾,提出深部找钾及科学找钾：①练好业务,即熟悉掌握找钾各种最新物探、化探、岩矿测试分析技术。②熟悉掌握中外找钾理论和经验;③二次开发找盐钾文献、资料和标本;④深入剖析一个盐盆的野外地质工作和室内分析资料,整理研究,找出规律,提出找钾有利层位和地点。⑤多学科多技术结合,老中新组成团队,发挥协作精神;⑥选有最利成盐钾和油气共生盆地（钾矿集区）开展工作,如四川、陕西、新疆等地。并对中国找钾前景进行预测。     

Effect of Bacillus mucilaginosus on weathering of phosphorite and a preliminary analysis of bacterial proteins

The authors investigated the effect of Bacillus mucilaginosus on weathering of phosphorite. Analysis of different proteins was of significance in exploring the molecular biological mechanism in the bacterial weathering process. The concrete methods are described as follows： Mineral powder was put into liquid culture medium and B. mucilaginosus was incubated in the medium. The control （group） had no mineral powder in the medium. The treatments and controls were cultured simultaneously under the same condition. In a few days, the supernatant was filtrated, the main cations （Ca^2＋, Mg^2＋, Na^＋, Mn^2＋, Al^3＋, Fe^3＋, K^＋） were measured by ICP-OES, and the contents of water soluble phosphorus （Pws） and silicon （Siws） were determined by colorimetry. The residual solid was weighed on the filter paper, followed by digestion with concentrated HNO3. The concentrations of the main cations and Pws, Siws in the digest liquid were measured by using the method mentioned above. After the supernatant was centrifuged, the precipitation was used to analyze the protein differences between the treatment groups and the control groups by 2-dimentional gel electrophoresis （2-DE）. The experimental results showed that apatite and quartz were partially weathered, but kaolinite was dissolved completely. The population of bacteria increased when mineral powder was added in the liquid medium. Software analysis and comparison of the 2-DE pictures of bacterial proteins revealed 1134 visible protein spots in the treatment group, and 729 visible protein spots in the control group. To compare the bacterial protein expression contents of the treatment group with those of the control group, there were 496 different protein spots, including 214 protein spots which indicated that the protein contents increased, 75 protein spots were indicative of a decrease, and 207 proteins were newly synthesized. It is proposed that the increased bacterial contents may be related to some protein expression and activation after the     

铁细菌胞外多聚物对铁矿物的调控形成及其环境意义

环境介质溶液中铁的水解作用和稳定化作用主要受铁细菌及其代谢有机物质的影响。铁细菌普遍存在于自然环境中,可利用低价铁源为自身生长所需能量。铁细菌胞外有机物的主要组分如多糖和蛋白质等可与铁结合,并通过氧化或沉淀作用使铁稳定、沉积而形成铁矿物;此外铁细菌胞外多聚物可催化铁的氧化或促进铁的聚集。这些生物成因铁矿物因具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性,及有效固定环境中的重金属、放射性核素和催化降解有机污染物的良好环境属性,在环境生物矿物材料和环境治理研究领域被日益重视。故本文基于铁细菌及其胞外多聚物对铁矿物矿化形成的重要调控作用,介绍了环境中存在的铁细菌及其生物矿化特征,重点阐述了铁细菌胞外多聚物(组分、结构及特性)及其在铁矿物矿化过程中的作用,同时对铁细菌胞外多聚物及生物成因铁矿物的环境意义进行了概述。     

Etch pit formation on iron silicate surfaces during siderophore-promoted dissolution

Understanding the effects of microbiota on mineral alteration requires the ability to recognize evidence of bacteria-promoted dissolution on mineral surfaces. Although siderophores are known to promote mineral dissolution, their effects on mineral surfaces are not well known. We have utilized atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Mirau vertical scanning interferometry (VSI) to investigate surfaces after incubation with the siderophore desferrioxamine-B mesylate (DFAM) and under colonies of bacteria. Iron-silicate glass planchets chemically similar to hornblende were incubated in buffered growth medium with siderophore-producing bacteria (Bacillus sp.) for 46 days with parallel abiotic experiments conducted with and without 240 μM DFAM, with and without 0.01 g l^− 1 of microbially produced extracellular polysaccharides (EPS, alginate or xanthan gum). Some glass planchets were protected by dialysis tubing from direct contact with the EPS. Weekly sampling and analysis of all filtered sample solutions showed negligible Fe and Al release in the control experiments and significant release of Fe and Al in the presence of DFAM, with negligible changes in pH. Concentration of Fe in the filtered solutions after incubation with bacteria was below detection, consistent with uptake of Fe by cells. Release of Fe, Al, and Si in control, xanthan-only, and alginate-only experiments was negligible. Release of these elements was enhanced in all experiments containing DFAM, and greatest in alginate + DFAM experiments.

AFM and VSI analyses reveal widespread, small etch pits and greater root mean squared roughness on siderophore-exposed surfaces and fewer, localized, larger etch pits on bacteria-exposed surfaces. This is the first documented case of etch pit development during siderophore-promoted dissolution. Roughness was not affected by the growth medium, alginate, or xanthan gum alone. The roughness trends among samples correlate with trends in Fe depletion documented by XPS. Enhanced dissolution and roughness cannot be attributed to direct contact with EPS because no significant chemical or physical differences were observed between surfaces directly exposed to EPS and those protected by dialysis tubing. Acetate released from the EPS may have enhanced the siderophore-promoted dissolution. Siderophores produced by Bacillus sp. may be responsible for some of the ‘biopits.’ The difference in size and distribution of the biopits may be related to colonization.     

土壤固钾与释钾机制研究进展

根据钾素在土壤中对作物的有效性，可将其分为速效钾、缓效钾和无效钾。各种形态钾素之间存在着渐变性，并处于一种动态平衡，其中，土壤钾素固定与释放对这一平衡产生重要影响，进而影响钾素的有效性。富含 2∶ 1型粘土矿物的土壤，不仅有丰富的缓效钾储量和较强的供钾能力，而且固钾能力也较强。在淋溶性较强的砂质土壤上，固钾作用可使钾素免受淋失，有利于保存肥力和提高肥效。但是，对于多数土壤来说，将使施入土壤的大部分钾素转化为非交换性钾，其中，只有小部分可被当季作物利用。在集约农业条件下，土壤的固定已成为提高钾素利用效率的主要障碍因素。系统阐述了钾素释放与固定的概念与过程，综述了影响钾素固定与释放的主要因素；系统分析了粘土矿物类型及其结构、土壤铵态氮肥和磷肥水平、土壤水分状况、有机物和羟基铝影响钾素固定、释放过程的作用机理；并指出了土壤钾素固定和释放研究领域的发展现状和重要动向。     

微生物影响硅酸盐矿物风化作用的模拟试验

研究了硅酸盐细菌对矿物的风化作用。选用土壤中常见的钾长石、伊利石等矿物作为细菌风化作用的对象,通过在含有矿物颗粒的无氮培养基中培养硅酸盐细菌,使其在培养液中与矿物颗粒发生相互作用,再取样并处理后进行电镜观察和X-射线衍射分析。电镜观察结果表明细菌对矿物试样表面确实发生了溶蚀作用,被细菌作用后的矿粉,颗粒浑圆,边缘模糊不清,表面呈凹凸不平状,矿物颗粒被大量的菌体物质所覆盖。用X-射线衍射分析检测到细菌对具不同晶体结构矿物的“选择性”破坏作用,在有多种矿物同时存在的情况下,细菌对较易分解的矿物破坏作用速度较快。结合矿物学与微生物学相关知识,初步分析了细菌培养液中细菌与矿物界面之间的相互作用以及土壤生态系统中矿物的生物风化作用过程。     

振荡与静置条件下细菌诱导形成的碳酸钙矿物类型与形态的对比

为了探究培养方式（振荡和静置） 对细菌诱导形成的碳酸盐矿物种类和形态的影响,本文在B4培养基中分别对蜡状 芽孢杆菌（GW-1菌株）、赖氨酸芽孢杆菌（GW-2菌株） 和微杆菌（GW-3菌株） 三种细菌进行了为期40天的振荡培养实验 及相应的无菌对照实验,重点利用X-射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对矿物成分和形态进行了测定和观察,并将观测结 果与静置条件下的结果进行了对比。结果表明：（1） 三种细菌均具有促进碳酸盐矿物沉淀的功能,但能力有所不同,从大 到小的顺序为GW-2＞GW-1＞GW-3;（2） 在振荡和静置两种培养方式下,GW-1和GW-2菌株诱导形成的矿物均为方解石, 而GW-3菌株诱导形成的矿物均为球霰石。这说明细菌种类是影响矿物相的重要因素,培养方式对矿物相无明显的影响; （3） 对于GW-1和GW-2菌株,其在振荡培养条件下诱导形成的矿物形态呈现多样化,而在静置培养条件下形成的矿物形态 则比较单一。对于GW-3菌株,其诱导形成的矿物均为球形,与培养方式无关。