氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌是两种重要的嗜酸性、自养浸矿微生物,目前已经被广泛应用于各种矿物的生物氧化浸出等许多领域。本实验室从国内多个典型矿区分离得到了27株浸矿微生物菌株。经鉴定,其中,19株属于氧化亚铁硫杆菌,另外8株属于氧化硫硫杆菌。研究中,同时以模式微生物——氧化亚铁硫杆菌ATCC 19859菌株和氧化硫硫杆菌ATCC19377菌株作为对照菌株。通过对这些菌株进行无机砷化合物驯化实验,发现15株氧化亚铁硫杆菌和4株氧化硫硫杆菌对于无机砷化合物的抗性并不强,只能耐受较低浓度的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)。另一方面,另外4株氧化亚铁硫杆菌(分别是BY-3, FY-3, H-3和TKY-2)和另外4株氧化硫硫杆菌(分别是DX-3, JY, LYS和YP-2)以及氧化亚铁硫杆菌ATCC 19859菌株和氧化硫硫杆菌ATCC 19377菌株,则能耐受较高浓度的亚砷酸盐和砷酸盐,且它们对于无机砷化合物的抗性能稳定遗传。驯化后的抗性菌株相比驯化前的野生菌株和非耐受菌株,具有明显优势。其中,亚砷酸盐抗性最高的菌株是LYS和BY-3,分别能耐受高于80 mM和60 mM的As(Ⅲ)；砷酸盐抗性最高的菌株是JY和TKY-2,分别能耐受超过120 mM和100 mM的As(Ⅴ)。在已有的关于浸矿微生物对无机砷抗性的报道中,这些菌株的抗性是最强的。雄黄矿和含砷难处理金矿是两种典型的砷含量较高的硫化矿,能够被嗜酸性、自养浸矿微生物氧化分解。利用以少量单质硫、Fe2+同时作为能源的双底物培养基浸矿体系,采用混合菌液对这两种硫化矿进行了浸矿小试。结果表明,经过无机砷驯化后的混合菌群的氧化、分解、浸出能力高于未经驯化的混合野生菌群。混合驯化细菌组对雄黄矿和含砷难处理金矿的砷浸出率分别达到了28.6%和45.0%；而混合非驯化细菌组仅分别为12.4%和22.9%。另外,空白组对砷的浸出作用不显著,在整个浸矿周期中,酸对于两种矿石中砷的最高浸出率仅分别有2.8%和11.2%,远低于另外两个生物处理组。在本研究中,我们采用PCR扩增法克隆了ars操纵子中的一个重要抗砷基因——arsC基因。通过对克隆的arsC基因进行测序和序列比对、聚类分析可知,氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌中的arsC基因与GenBank数据库中已有报道的arsC基因序列存在极高的相似性,证实了arsC基因在进化上的高度保守性。那些抗砷能力较高的浸矿菌株,其自身细胞内的一系列砷抗性蛋白在无机砷化合物的胁迫下被激活,行使各自的生物学功能,以达到抗砷和解毒的目的。但是,周围环境中亚砷酸盐或砷酸盐浓度的或高或低,将可能诱导微生物细胞内的砷抗性蛋白的种类和表达量出现差异。本研究结果显示,在不含砷和含砷的培养基中生长的抗性菌株与非抗性菌株之间的总膜蛋白含量并没有明显区别。采用SDS-PAGE技术对总膜蛋白样品进行分离,并对其中的蛋白质亚基的表达差异进行了初步分析。结果表明,氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌各实验菌株在不含砷和含砷的培养体系中分别生长时,总膜蛋白分离后的各蛋白亚基之间却存在较明显的差异。对两种菌而言,当它们在含砷的培养基中生长时的一些砷抗性蛋白的条带亮度和宽度都高于当它们在不含砷的培养基中生长时的情况。而且培养体系中的可溶性砷的浓度越高,这种现象越明显。