微生物介导的铁循环过程包括铁还原过程和铁氧化过程，这些过程在铁和氮元素的生物地球化学循环过程中发挥着十分重要的作用。铁还原过程能和厌氧氨氧化过程耦合最终产生三价铁(Fe3+)且生成氮气(N2)、硝酸盐(NO3-)以及亚硝酸盐(NO2-)，此过程简称为Feammox。Feammox过程是继反硝化（Denitrification）和厌氧氨氧化过程(Anammox)之后发现的可造成环境中氮素损失的又一新的途径。硝酸依赖的铁氧化是一个可存在于水淹的水稻土壤中微生物过程。此过程在硝酸盐依赖的铁氧化菌的介导下耦合铁氧化和硝酸盐还原，对于水稻土中的铁元素和氮元素循环的驱动起着重要的作用。电子穿梭体是一类能够促进电子传递的物质，其主要为醌类化合物，包括土壤中常见的腐殖酸中所含的醌基、蒽醌-2，6-磺酸钠（9,10-anthraquino ne-2，6-disulfonate，简称为AQDS）以及生物炭中所含的醌基。但是，不同粒径生物炭的添加对水稻土中的铁还原过程的影响还未有报道;电子穿梭体的添加对水稻土中Feammox反应速度和程度的影响亦从未验证;此外，对于硝酸盐依赖铁氧化过程的微生物作用机理的研究也相对较少。因此，本文针对以上问题开展了一系列的研究。　　本研究从水稻土中以乙酸钠为电子供体，分别以两种水铁矿（原位水铁矿和异位水铁矿）为电子受体富集异化铁还原菌群，选取两种粒径的生物炭添加到异化铁还原菌群中。两种生物炭分别为颗粒状生物炭（直径为1.2-2mm，简称为2mm生物炭）和粉末状生物炭（直径＜0.15 mm，简称为0.15 mm生物炭）。生物炭的添加能够显著的促进异化铁还原菌群中铁还原过程和产甲烷过程。相对于2mm生物炭的添加，0.15 mm生物炭的添加对两种水铁矿富集的异化铁还原菌群体系中的铁还原反应的增加程度显著高于前者;两种生物炭的添加对于体系中的甲烷产生量的影响没有显著差别。16S rRNA基因的定量发现，生物炭的添加显著的促进了异化铁还原菌群体系中异化铁还原功能微生物以及产甲烷功能微生物的相对丰度;这种增加的程度随着添加的生物炭粒径的减少而显著增大。比对发现，体系中的异化铁还原功能微生物主要属于Geobacteraceae科，而产甲烷功能微生物主要属于Met hanosarcina属。X-射线衍射(X-ray diiflraction，简称为XRD)分析发现:无生物炭添加时，在异位水铁矿和原位水铁矿富集的异化铁还原菌群体系中，水铁矿经铁还原之后分别产生绿铁矿[Fe2(CO3)(OH)]和蓝铁矿[Fe3(PO4)2·8(H2O)]。当2mm生物炭添加了之后，在异位水铁矿富集的异化铁还原菌群体系中，铁还原之后水铁矿由原来的绿铁矿变为蓝铁矿，而在原位水铁矿富集的异化铁还原菌群体系中，水铁矿经过铁还原之后，产生了蓝铁矿和氧化铁(γ-Fe2O3)。但是当0.15mm生物炭添加了之后，两个体系中的水铁矿铁还原之后都没有产生具有晶型的含铁化合物。　　通过同位素15NH4+标记实验可知，在异位水铁矿和原位水铁矿富集的异化铁还原菌群体系中均检测到Fearmmox的存在，并且AQDS(500μmol L-1)和生物炭（0.15 mm生物炭）的添加能够进一步加速体系中同位素氮气(29N2和30N2)和Fe2+的产生速度和程度，并且两种电子穿梭体的同时添加能够进一步促进这种过程。虽然由Feammox过程产生的Fe2+仅占总亚铁产生量的极小一部分，但是通过计算得知由Feammox造成的氮损失（0.13-0.48 mg N L-1 d-1）却随着电子穿梭体的添加增加了17-340％。电子穿梭体的添加也显著的增加了未分类的Pelobacteraceae科以及Desulfovibrio、反硝化菌的丰度，但是Geobacter属的丰度却有了显著的减低。　　本研究从中国江西鹰潭的水稻土壤中分离了两株革兰氏阳性棒状菌Y1A-104-9-1T。其中Y1A-104-9-1T在琼脂糖平板上的菌落表面光滑，颜色为白色，直径为0.5-1 mm。细胞宽为0.15-0.2μm，长为1.5-3.3μm。最适生长温度为30C;最适pH值为7。和其亲缘关系最近的两株菌-Propionicimonas paludicola和Micropruina glycogenica的16S rRNA基因的相似性分别为98.57％和96.65％。基因组DNA的G+C含量为63.9 mol％。细胞中主要的呼吸醌为MK-9(H4)。主要的极性脂为双磷脂酰甘油、磷脂酰甘油以及三个未知的极性脂。细胞中检测到的主要脂肪酸为anteiso-C15∶0、iso-C16∶0、iso-C14∶0、C16∶0、C17∶0、anteiso-C17∶0、iso I-C16∶0/C14∶0-3OH、isoI-C17∶0/anteiso B、anteiso-C17∶0和C17∶0。根据Y1A-104-9-1T的生理生化分析，此株菌可以判定为新种，因此我们提议此菌的名字为Propionicimonas sp.nov.Y1A-104-9-1(=CCTCCAB2016249T=KCTC15566T=LMG29810T)。　　菌株YT-3T在R2A平板上的菌落表面光滑，颜色为白色，直径为0.5-2mm。细胞宽为0.6-0.7μm，长为2.8-4.6μm。菌株YT-3T最适生长温度为30C;最适pH值为6.5-7。和其亲缘关系最近的三株菌-Bacillus dre nte nsis、B.ginsengisoli和B.fumarioli的16S rRNA基因的相似性分别为98.28％、97.77％和97.03％;和B.drentensis的杂交率为25.3±2.2％。基因组DNA的G+C含量为44.9 mol％。细胞中主要的呼吸醌为MK-7。主要的极性脂为双磷脂酰甘油、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、磷脂质和氨磷脂。细胞中检测到的主要脂肪酸为C14∶0iso、C15∶0iso、C15∶0 anteiso、C16∶1 w7c alcohol、C16∶0 iso、C16∶0、C16∶1w11c、C17∶0anteiso以及C17∶0。根据YT-3T的生理生化分析，此株菌可以判定为新种。因此我们提议此菌的名字为Bacillus sp.nov.YT-3(=KCTC33875T)。　　研究表明菌株Bacillus sp.YT-3具有硝酸盐依赖的铁氧化活性。但是其在硝酸盐依赖的铁氧化培养基中的铁氧化并不完全，并且其铁氧化的程度随着培养液中细胞的浓度增大而增强。叠氮溴化丙锭（Propidium monoazide，简称为PMA）处理的16S rRNA基因的定量PCR证明:虽然Bacillus.sp.YT-3在120小时的培养之后铁氧化反应会停止，但是细胞仍然是活着的。基于2H同位素标记的拉曼光谱检测表明，Bacillus.sp.YT-3经过120小时的铁氧化之后细胞会进入低代谢状态。此外，扫描电镜(scanning electron microscope，简称为SEM)和XRD检测发现Bacillus.sp.YT-3在铁氧化之后细胞表面被铁壳紧紧包裹。总之，通过拉曼光谱和PMA-实时定量PCR技术的结合，我们第一次证实了Bacillus.sp.YT-3在铁氧化之后进入了低代谢状态。　　综上所述，我们通过系统的实验探讨了电子穿梭体的添加对于微生物介导铁还原过程及Feammox过程的影响。另外，本研究也为环境中硝酸盐依赖的铁氧化过程的机制研究提供了新思路。这些研究对于进一步理解微生物介导的铁氧化还原及其对氮循环有着很重要的意义。