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锰氧化微生物广泛存在于水相和土壤环境中,可高效地将Mn(Ⅱ)氧化成Mn(Ⅳ),在锰的生物地球化学循环中具有重要的作用。有些锰氧化细菌具有极强的催化Mn(Ⅱ)氧化生成Mn(Ⅳ)氧化物的能力而使可溶性Mn(Ⅱ)发生沉淀,Mn(Ⅳ)的生成率比化学催化快得多(快至10万倍)。因此,锰氧化细菌在生物除锰研究中也具有重要的应用价值,可用于含锰量高的地下水处理中。本课题的主要研究对象为土壤铁锰结核来源的锰氧化细菌。已从采集自全国各地的不同土壤剖面的铁锰结核样品中分离纯化出44株锰氧化细菌,在观察其形态特征的基础上,对其中8个分离菌株进行了16S rDNA鉴定。结果表明,这8个菌株属于芽胞杆菌属,包括3株蜡样芽胞杆菌、1株苏云金芽胞杆菌、1株巨大芽胞杆菌、1株短小芽胞杆菌及2株未鉴定种。由于根据16S rDNA和根据MnxG(芽胞杆菌中直接涉及Mn(Ⅱ)氧化的基因)建立的进化树的拓扑学结构具有显著的相似性,将这8株分离的锰氧化细菌与已知的海洋锰氧化芽胞杆菌进行系统发育分析,以确定分离菌株与已知海洋锰氧化芽胞杆菌的亲缘关系,进而探讨分离菌株与已知海洋锰氧化芽胞杆菌的Mn(Ⅱ)的氧化过程是否具有相似的分子生物学机制。同时,对44个分离菌株及本课题组原有锰氧化菌株的锰氧化活性进行了测定,鉴于其中锰氧化活性最高的Bacillus spWH4在锰污染的水源净化方面具有较好的应用前景,在测定其生长特性的基础上对其发酵培养基进行了优化。对Bacillus spWH4生长特性的测定结果表明,对其生长无影响的锰的浓度为1mmol/L,其生长的最适pH为7.0,较适温度为28℃,生长曲线测定结果表明其到达对数期的时间为29 h,该菌发酵的较适装液量：250 m1三角瓶装液量为50 ml。本研究以发酵液中Bacillus sp.WH4的活菌数为指标,应用响应面法优化了其发酵培养基。首先筛选得到初始发酵培养基,再通过单因子试验筛选出最适碳源与氮源,然后采用Plackett-Burman设计获得对活菌数有显著影响的4个因素：豆粕粉、KH2P04、MgS04·7H2O、FeS04·7H20；最陡爬坡试验确定了中心组合实验的最大响应区域；中心组合设计和响应面分析优化出4个显著因素的最佳浓度。优化后的最适培养基(w／%)组成为：蔗糖2、豆粕粉0.96、K2HP040.8、KH2PO4 0.19、MgS04·7H200.11、CaCl20.02、NaCl 0.5、FeS04·7H2O 0.02。发酵试验表明,最优培养基的活菌数可达4.2×109CFU·mL-1,比基础发酵培养基提高近3倍。