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几种抗锰细菌对锰离子的生物去除研究

作　者: 刘颜军
导　师: 王革娇
学　校: 华中农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 锰去除锰氧化细菌锰氧化扫描电子显微镜 X射线晶体衍射固定化
分类号: X172
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本研究从湖南市锌锰矿矿口和天津市西青玛钢厂锰原料仓库的土样中,经过富集,分离获得7株对锰有去除能力的抗锰菌,其中kd和MK3-1是通过将可溶的Mn(Ⅱ)氧化成不溶的锰氧化物沉淀,以达到除锰效果的锰氧化菌株。J4-3、J12-1、JM3-2、J2-3和JD是通过将可溶的Mn(II)转化为不溶的MnCO3沉淀进而将锰从污水中去除的除锰菌,定义这5株菌为锰去除菌；通过16S rRNA基因测序结果表明2株锰氧化菌都属于芽胞杆菌属,5株锰去除菌分别归为分枝杆菌属、红球菌属、不动杆菌属、氢噬胞菌属和芽胞杆菌属。锰氧化菌扫描电镜结果显示,在空白和含锰培养基中,其菌体大小没有明显变化。但是在发生锰氧化的菌体表面覆盖有锰氧化物,通过能谱分析测得菌株MK3-1细胞表面含锰量为19.60%(W／W)。用简并引物扩增目前被认为催化锰氧化发生的多铜氧化酶基因mnxG,在MK3-1中成功获得了903 bp的基因片段,其基因产物与从菌种Bacillus sp. GB02-16分离到的MnxG(AAZ31739)具有86%的同源性。kd和MK3-1的锰最低抑制浓度(minimal inhibitory concentration, MIC)分别高达50 mmol/L和20mmol/L。在纯培养条件下,两株菌分别能将培养基中88%和96%的锰去除。将这两株菌用于固定化实验,制成包埋菌剂置于拟污水环境中后,测得其除锰能力依然稳定,只是锰去除量略有下降,分别有62%和85%的锰被去除。锰去除菌扫描电镜结果表明,在空白和含锰培养基中,其菌体表面结构和大小没有明显变化。通过能谱分析,测得锰去除菌在含锰培养基中生长的菌体表面含锰量为零。通过X射线晶体衍射分析得出,锰去除菌生成的棕褐色沉淀为碳酸锰。菌株JD和JM3-2的最低抑制浓度为2 mmol/L, J21-1、J2-3和J4-3为12 mmol/L。在纯培养条件下,锰去除菌对锰有较好的去除效果,都有将近85%的锰被去除。该研究提供了有较大应用潜力的锰氧化菌、锰去除菌和固定化包埋菌剂,为其将来能在实际污水的治理上发挥作用奠定了基础。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
1 前言  9-21
  1.1 锰的简介及锰污染的危害  9-11
  1.2 除锰技术的应用与发展  11-13
  1.3 微生物锰的氧化与生物除锰  13-16
  1.4 微生物固定化技术在水环境治理上应用  16-20
    1.4.1 微生物固定化载体  16-18
    1.4.2 微生物固定化方法  18-20
  1.5 研究目的与实验路线  20-21
    1.5.1 研究目的  20
    1.5.2 技术路线  20-21
2 材料与方法  21-30
  2.1 实验材料  21-25
    2.1.1 实验菌种及材料  21-22
    2.1.2 培养基及组分  22-24
    2.1.3 主要试剂  24-25
    2.1.4 主要仪器  25
  2.2 实验方法  25-30
    2.2.1 锰去除菌的分离纯化及鉴定  25-27
    2.2.2 锰去除菌对锰抗性能力的测定  27
    2.2.3 扫描电子显微镜观察和能谱分析  27-28
    2.2.4 X射线晶体衍射分析  28
    2.2.5 菌株对Mn2+的去除效率的测定  28-30
    2.2.6 锰氧化芽胞杆菌包埋菌剂除锰能力测定  30
3 结果与分析  30-42
  3.1 分离菌株鉴定结果  30-36
    3.1.1 分离菌株形态学鉴定  30-34
    3.1.2 LBB检测结果  34
    3.1.3 除锰菌16S rRNA基因鉴定及其系统进化分析  34-36
    3.1.4 多铜氧化酶基因的扩增  36
  3.2 除锰菌株对MnCl2的抗性  36-37
  3.3 电镜和能普扫描分析结果  37-38
  3.4 X射线晶体衍射分析  38-40
  3.5 除锰菌对Mn2+的去除  40-42
    3.5.1 锰氧化菌锰的去除曲线  40-41
    3.5.2 锰去除菌的除锰曲线  41-42
4 讨论  42-43
5 结论与展望  43-45
参考文献  45-50
致谢  50-51
附录  51

几种抗锰细菌对锰离子的生物去除研究

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