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本研究以生物浸矿反应器中反应液为样品,分离得到6株极端嗜酸菌,并对它们进行形态特征、生理生化、以及遗传学特征的初步鉴定和分析,将该6株菌分别命名为:Acidithiooxidians caldus SM-1、Acidithiooxidians thiooxidans SM-2、Acidithiooxidans ferrooxidans LJ-1、Leptospirillum ferriphilum LJ-2、Sulfobacillusthermosulfidooxidans LJ-3、Acidiphilum sp.Teng-A。对这6株菌进行了元素硫、铁离子、硫化矿石(黄铁矿、黄铜矿、硫精矿、金精矿)的代谢的测定,结果表明,Acidithiooxidians caldus SM-1、Acidithiooxidians thiooxidans SM-2、Acidithio-oxidans ferrooxidans LJ-1可以代谢元素硫(SM-1为0.012mol/d、SM-2为0.01mol/d、LJ-1未测定)、但是不能代谢黄铁矿、黄铜矿;Acidithiooxidans ferrooxidansLJ-1、Leptospirillum ferriphilum LJ-2、Sulfobacillus thermosulfidooxidans LJ-3可以代谢二价铁离子(LJ-1为37.2mg/L/h;LJ-2为36.7 mg/L/h),菌株LJ-1可以氧化金精矿,硫精矿,黄铜矿,黄铁矿,菌株LJ-2对金精矿,硫精矿,黄铜矿进行氧化,但是对黄铁矿不能进行氧化;Acidiphilum sp.Teng-A在厌氧条件下可以将三价铁离子还原为二价铁离子,但是不能利用二价铁离子和元素硫,可以利用糖醇等有机质生长。不同菌种的混合培养研究表明,菌株混合作用时的氧化效率高于单独作用时的氧化效率,显示了混合培养在硫化矿生物沥滤方面的优势;菌株LJ-1和LJ-2与菌株Teng-A的混合培养表明,菌株Teng-A可以还原培养液中的三价铁离子或沉淀,减少矿石表面沉淀的附着,同时产生的二价铁离子又可以为铁氧化细菌的生长提供能源。
硫氧还原酶(SOR)是一类可以将元素硫进行自身岐化反应,生成硫化氢和亚硫酸的酶类,在高温嗜酸硫氧化细菌中广泛存在。美国能源局对嗜酸古菌Ferroplasma acidarmanus进行了全基因组的测定,对其分析结果表明,其有一个与SOR相似性很高的片段,由于其在生物浸矿反应器中广泛存在,推测其可能具有SOR功能,因此,应用pBV220和pET-28(a)为载体,在E.coli中对其进行体外表达和定点突变,分析蛋白活性,结果表明,未进行终止密码突变的片段几乎无活性,而进行定点突变后的片段则具有很明显的SOR活性。