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硫循环是生物地球化学循环的重要元素循环,作为其中的关键反应之一,硫酸盐的氧化主要由微生物推动。SRB(Sulfate-Reducing Bacteria,硫酸盐还原细菌)是一类以硫酸盐作为最终电子受体的化能异养微生物,它们将ATP合成与硫酸盐还原这一厌氧的电子传递过程相偶联以获取能量,其主要代谢产物是硫化氢、二氧化碳和水(某些SRB只能将有机底物不完全分解成乙酸)。SRB可以以多种有机化合物为其碳源、能源,包括一些芳香族化合物,在厌氧环境下SRB降解了超过一半的有机沉积物,也有些SRB可以以分子氢为能源固定二氧化碳,从而营化能自养生活。而SRB所产生的硫化氢又可以与多种重金属离子形成难溶或不溶的金属硫化物沉淀,从而起到沉淀重金属离子的作用;某些SRB更能将有毒状态的重金属离子还原成不溶的重金属单质或无毒价态的重金属离子。因此,SRB在探明自净作用机理、制定污染治理策略、重金属污染环境生物修复、确保食品饮水安全上都有着重要的作用。本文以珠江广州段沉积物为研究对象,构建了aprA基因(编码硫酸盐还原过程的关键酶——磷酰腺苷硫酸还原酶亚基)的克隆文库,并对获取到的基因信息进行测序、归类和分析。此外还从该沉积物出发,筛选沉积物中所含有的SRB,并对其进行生理生化特性的鉴定。最后,本文初步探究了筛选得到的SRB对环境重金属污染的耐受能力,为这方面以后的研究提供了有益的参考。本文得到的主要结论如下:(1)本实验所检测的三个位点均有较多携带aprA基因的细菌,包括SRB与SOB。这些细菌可以分为8个分类簇、24个OTU (Operational Taxonomy Unit,分类单元)。其中SRB占到了4个分类簇(分别是互营菌与厚壁菌、脱硫弧菌、脱硫杆菌、硝化螺旋体)、12个OTU,其余为SOB。但数量上来讲,在除穗石码头以外的两个位点,SOB的数量均多于SRB。(2)穗石码头的SRB以硝化螺旋体分类簇(主要是Thermodesulfovibrio)为主,中山大学南校区的SRB以脱硫杆菌为主,白蚬壳码头只含SOB不含SRB。穗石码头的种属多样性最高,而白蚬壳码头的种属分布最均匀。值得注意的是,穗石码头的文库中发现了属于硝化螺旋体门的aprA序列,而比对结果显示其序列与现有已知种属的aprA基因的序列一致性均低于80%。推测在硝化螺旋体门内还存在嗜热脱硫弧菌以外的其他可以在常温环境下生长的SRB。(3)从穗石码头沉积物中分离出了一株SRB,命名为SCUT-3。SCUT-3的aprA基因与16S rRNA基因的序列显示该菌应属于脱硫弧菌属(Desulfovibrio),但考虑到其与已知序列的一致性最高不超过91%,应将其视为该属内的一个新种。对SCUT-3的生理生化特性进行测定,结果显示该菌生长速度很快,6h即可进入对数期,30h后进入稳定期,但生长密度不高,这可能是受其呼吸产物硫化氢的影响。SCUT-3可以利用乙酸、丙酸、乳酸盐作为碳源和能源还原硫酸盐进行生长,不能利用葡萄糖、乙醇作为碳源,也不能还原亚硫酸盐和硫代硫酸盐。(4) SCUT-3对铁离子、镍离子和钴离子均有一定的耐受能力,而在实验设置的最低浓度未观测到其在含铜离子、锌离子或镉离子的培养基中生长。在镍离子存在的情况下,SCUT-3的生长比正常状况明显减慢。该菌对铁、钴离子的耐受能力可能与这两种离子在生化过程中所起到的作用有关。