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趋磁细菌(Magnetotactic bacterium)是对体内含有磁性颗粒并表现出趋磁性的所有细菌的通称。在其体内含有的磁性颗粒被称为—磁小体。磁小体具有粒度小而均匀,不团聚,纯度高,结晶完美,磁性质独特,无细胞毒性等特点,是一种理想的生物纳米材料。
本课题组发现在氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)等浸矿菌中含有生物控制矿化作用所产生的磁小体。本文主要研究不同矿物作用对浸矿细菌中磁小体形成的影响。
本文以氧化亚铁硫杆菌菌株YN-3为材料,研究在黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和闪锌矿等矿物作用下,对YN-3的生长特性及趋磁性产生的影响。结果表明,在不同矿物的作用下,细菌的生长特性有很大不同。在以闪锌矿为能源时,菌体生长速率最快,在第11天,菌量达到最大值2.73×107。其次是磁黄铁矿和黄铜矿,而黄铁矿作用时菌体生长速率最慢。半固体滋泳表明,以黄铁矿和磁黄铁矿作为能源培养的细菌会表现出趋磁性,而利用黄铜矿与铁闪锌矿时无此现象。
利用实时定量PCR技术研究YN-3中与磁小体形成相关的mpsA、magA、thy和mamB基因分别在黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和闪锌矿的作用下的表达差异。实时定量PCR结果表明,在以磁黄铁矿和黄铁矿为能源时,四个基因表达量均高于其它两种矿。但是以黄铁矿为能源时,由于矿体难以氧化,菌体生长极为缓慢,难以大量培养收集。综合趋磁性和细菌生长特性两方面因素可知,在磁黄铁矿作用下,YN-3形成磁小体的效果最好,磁黄铁矿为最佳矿物能源。
本文利用不同浓度的磁黄铁矿作用于YN-3,研究不同浓度磁黄铁矿对YN-3的生长状况及对其形成磁小体的影响。实验中磁黄铁矿浓度分别1％、2％、3％、4％、5％。生长曲线结果表明,磁黄铁矿浓度为3％时,菌体生长速度最快。浓度为5％时,菌体生长极为缓慢。实时定量PCR结果表明mpsA,magA和mamB基因随着磁黄铁矿浓度的提高,表达量呈增大趋势。磁黄铁矿浓度为1％～3％时,表达量增加明显。超过3％时,增长趋于平缓。Thy基因在各浓度磁黄铁矿作用下,表达量均较低,没有明显变化。综合生长曲线和实时定量PCR结果两个因素表明,3％为磁黄铁矿对YN-3作用的最适浓度。