五大连池火山群铁氧化菌生物多样性及其与环境因子的关系

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31100006
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
23.0万
负责人：
晏磊
依托单位：
黑龙江八一农垦大学
学科分类：
C0101.微生物多样性、分类与系统发育
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
王彦杰；刘铜；张爽；王艳霞；王翠；
关键词：
铁氧化菌火山群微生物多样性 PCR-RFLP

项目摘要

铁氧化菌（Iron oxidizing bacteria, IOB）是一类分布极为广泛的古老微生物，因其在铁的地球化学循环、生物浸出以及环境治理中的重要作用，而成为目前微生物学领域的一大研究热点。本项目拟以五大连池火山群IOB为研究对象，通过双层平板法和梯度试管法分别对嗜酸和嗜中性IOB进行分离；通过PCR-RFLP技术对富集IOB的多样性和系统发育进行研究；应用PCA和CCA探讨火山环境因子同IOB多样性的关系。以此来阐明五大连池火山群IOB的组成、系统发育及分布特征，揭示不同形成时期火山之间、陆相与水相环境之间，以及地表水和矿泉水之间IOB的结构差异，为研究火山环境铁元素的地球化学循环、阐明火山微生物的分布特征，揭示火山群微生物生态系统的结构和功能，开发利用极端环境微生物资源提供重要的基础资料。

结项摘要

本项目考察了五大连池火山群IOB的多样性、分布格局及其同环境因子的关系。在IOB资源挖掘及应用潜力研究方面，分离筛选获得了49株嗜酸IOB，主要包括Acidithiobacillus ferrooxidans（A.ferrooxidans）、Leptospirillum ferrooxidans （L. ferrooxidans）及Leptospirillum ferriphilum，获得了6个具有高效氧化亚铁活性的IOB复合菌系，利用这些IOB初步构建了五大连池IOB种质资源库。从五大连池火山区占主导的A.ferrooxidans的菌株中挑选一株进行全基因组测序，结果表明其DNA大小有3.14Mbp，含有32719个编码蛋白基因及64个RNA基因。对代表性IOB的亚铁氧化潜力及应用潜力研究结果显示，纯培养菌株及复合IOB均具有较好的亚铁氧化能力，A.ferrooxidans、L. ferrooxidans及L. ferriphilum均能高效浸出雄黄，其浸出率分别达到74.27%、52.55%及56.84%。理化参数分析显示，同一座火山不同采样点之间由于相隔较远，其理化性质存在较大差异，而水体理化性质差异较小。23个样品的RFLP分析后总共获得100个OTUs，其中嗜中性IOB主要分布在Gallionella、Sideroxydans 及Ferritrophicum三个属中，而嗜酸性IOB主要分布在Acidithiobacillus属和Leptospirillum属中。PCA及CCA分析显示，IOB的分布均或多或少与理化因子相关，尤其是pH以及亚铁、S浓度，其中，pH以及亚铁对IOB的分布影响贡献最大。新老两期火山之间在IOB分布上存在的差异主要表现为老年火山有嗜中性IOB及属于古菌域的IOB分布。地表水有嗜中性IOB分布，而地下水未见，而这些山体之间IOB分布相似特征是Acidithiobacillus.spp 及Leptospirillum.spp都为绝对优势菌种。陆相有古菌域的Ferroplasma acidiphilum分布，水相未发现，水相嗜中性IOB种类较陆相多。