含铜多金属复杂矿区的一株浸矿细菌的分离与鉴定.docVIP

含铜多金属复杂矿区的一株浸矿细菌的分离与鉴定 万民熙1，杨宇1, 2*，邱冠周1, 2*，钱林1，黄芝英1，夏金兰1, 2 1. 中南大学资源加工与生物工程学院, 湖南 长沙 410083; 2. 生物冶金教育部重点实验室，湖南 长沙 410083 为寻找新的浸矿细菌，从江西城门山矿区硫化矿矿坑水中使用平板分离法得到了一株能够浸矿的细菌，命名为CMS。经电镜和生理生化试验，鉴定该菌株为革兰氏阴性细菌，短杆状，菌体大小为（0.4±0.1）μm×（1.4±0.5）μm, 最适生长温度为25~30 ℃，最适pH值为2.0，化能自养型，能利用亚铁、单质硫和葡萄糖生长，不能利用硫代硫酸钠、蛋白胨生长。16S rRNA系统发育树的结果表明，CMS菌株与嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans，简称A. f）AFY菌株位于系统发育树一个同的分支中,相似度99.72%。克隆其代谢系统关键基因亚铁氧化酶（Iro protein）基因并测定其序列，与其他相关菌株比对，结果显示编码区的核酸序列与报道序列完全一致。另外，其铁闪锌矿 ZnFe S摇瓶浸出试验显示，在浸出28 d后，含菌株的摇瓶的锌离子质量浓度即达到615.50 mg·L-1，而无菌浸出仅有392.25 mg·L-1。 嗜酸氧化亚铁硫杆菌；生物浸出；亚铁氧化酶基因；16S rRNA序列；中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（200）0-0122-06生物冶金是利用以矿物为营养基质的微生物，将矿物氧化分解从而使金属离子进入溶液，通过进一步分离、富集、纯化而提取金属的高新技术。目前生物冶金的研究对象已经扩大到利用具有浸矿能力的细菌进行铜、铀、金、锰、铅、镍、铬、钴、铁、砷、锌、铝等几乎所有硫化矿的浸出[1-2]。由于生物冶金技术特别适于处理贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出，并具有过程简单、成本底、能耗低、对环境污染小等突出优点，正在工业生产中逐步推广应用[3]。本文研究的城门山铜矿是国内建设条件较好的一个大型铜硫矿山，由于矿石性质复杂，传统方法较难再提高选矿技术指标，适用生物冶金进行选矿[4]。 目前嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans，简称A. f菌）是一种最重要的、已被广泛研究和应用的生物浸出细菌, 在微生物浸矿体系具有非常重要的生态地位[5]。A.f 菌属微生物中原核生物界、化能营养原核生物门、细菌纲、硫化细菌科、硫杆菌属。主要代谢特点：碳源为CO2，氮源为NH4+，以氧化Fe2+、S0及S2－的化合物等来获得所需能量[6-7]。自从1947年由Colmer和Hinkle首先分离纯化并命名以来, 一直是在生物浸出及其他如煤脱硫方面最主要的细菌之一,受到国内外研究者的重视和研究[3, 8-9]。 但国内外的研究均表明,来源不同的嗜酸氧化亚铁硫杆菌菌株对金属硫化矿物的浸出效果是不同的[6, 8]。因此采集不同样点的水样，以筛选出适应于不同底物作用的优良菌株，对不同矿物的生物浸出、了解不同地域和环境下A. f菌的多样性（包括种群多样性、系统发育多样性和功能多样性）和生态演化规律，进一步解析冶金微生物的群落结构和功能的有重要意义以及开发高效浸矿菌株有重要意义[10-11]。 本文即从江西城门山矿区硫化矿矿坑水中，分离纯化了一株铁硫氧化细菌，进一步的生理生化显示为嗜酸氧化亚铁硫杆菌，同时考察其对铁闪锌矿的浸矿能力，证实它具有浸出铁闪锌矿的能力。 菌株由江西城门山矿区的矿坑水中分离得到,故命名为CMS。矿区中矿石为已受不同程度氧化的含铜多金属复杂矿，主要矿物有：黄铁矿、黄铜矿、菱铁矿、磁铁矿、闪锌矿等[4]。 矿坑水温度为25 ℃左右，pH值为6.6，呈弱酸性。将采集到的酸性水样先用9K液体培养基[12]富集培养，待培养基的pH下降到1.0左右，用梯度稀释法在改进的9K固体培养基涂布[13]，再用平板划线法分离。 采用的培养基－液体培养基（9K），配方如下： NH4 2SO4 3 g·L-1, KCl 0.1 g·L-1, K2HPO4 0.5 g·L-1, MgSO4·7H2O 0.5 g·L-1, Ca NO3 2 0.01 g·L-1，FeSO4·7H2O 44.7 g·L-1, pH值1.8～2.0。 分离培养基为改进的9K固体培养基，即在每升9K液体培养基中加入琼脂15 g，KSCN 15.4 g, pH值2.0～2.2。基础培养基为不加FeSO4的9K培养基。 最适温度：CMS菌株都以相同的菌量接种到9K液体培养基中，分别致于不同的温度的条件下，培养3 d，用血球计数板计数，测定不同温度下CMS的生长状况。 最适初始pH值：用1 mol·L-1的硫酸将9K