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趋磁细菌是一类能在细胞内产外被生物膜、纳米尺寸、单磁畴磁小体的微生物。磁小体在细胞内一般呈链状排列,使菌体感受外界磁场产生趋磁性行为。趋磁细菌的磁小体不产生细胞毒性,具有极好的生物相容性,可作新一代纳米材料应用于材料、生物工程、临床医药、废水处理、物理学和电化学等领域。趋磁细菌是国际微生物学研究的前沿之一,但由于种种原因,在这个领域进展缓慢。本研究采集武汉市青山北湖的淤泥,加入富集培养基,富集一个月后,对此富集液用经过自行设计的趋磁细菌收集装置进行收集。通过分离、纯化到一株趋磁细菌,命名为WM-1。WM-1的细胞形状为螺旋菌,大小为0.2-0.4×3.0-4.0μm。透射电子显微镜观察表明细胞内含有电子致密物质(磁小体),呈链状排列,最多的细胞含15颗致密物质。用能谱对此致密物质进行分析,发现其主要由铁的氧化物构成。用能谱对WM-1菌体也进行了分析,发现冻干菌体含有1.2%的铁元素。对分离的磁小体进行电子选区衍射,通过计算电子衍射数据,然后与PDF卡上数据进行对比,与编号19-0629的数据相吻合,即WM-1产的磁小体为磁铁矿(Fe3O4)。统计分析显示磁小体长为54±12.3 nm,宽为43±10.9 nm,平均每个细胞产8±3.4个磁小体。菌株WM-1革兰氏染色阴性,在微好氧时合成磁小体,好氧能生长但不合成磁小体。以两株趋磁细菌WD-1和MS-1为参照,对WM-1的部分生理特性分析比较,发现菌株WM-1在生理特性方面与WD-1和MS-1有很多不同。16S rDNA序列分析显示,WM-1菌株属于Alpha-Proteobacteria,与Magnetospirillum属的亲缘关系最近。菌株WM-1的G+C含量为65.7 mol%,据《伯杰氏细菌鉴定手册》(2004版)这个值使WM-1位于Magnetospirillum种内。采用RAPD方法对两个16S rDNA相似性高的趋磁螺菌(AMB-1和WM-1的相似性为97.6%)进行了分析。利用正交实验优化RAPD反应条件,得到重复性结果,发现二者的差异比较大,相似值约为45%。用原子吸收法测定了菌株WM-1菌体含铁量为10.6 mg/g, dry wt,是具有代表性的异养菌Heterotrophic bacteria含铁量的50倍。并且还研究了菌株WM-1对铁离子的吸收动力学,发现WM-1吸收铁离子符合简单的Michaelis-Menten动力学方程,用Lineweaver-Burk拟合,得到其吸收常数Km=2.5μM Fe(Ⅲ),Vmax=0.83min-1。对磁小体晶体进行单晶电子衍射,发现其晶体结构沿[011]区域的面为｛111｝,｛222｝,｛220｝,｛200｝和｛400｝。用X射线衍射、PPMS和穆斯堡尔谱对菌株WM-1进行了表征,发现趋磁细菌的矫顽力Hc是磁小体Hc的两倍。而低温Moskowitz test能鉴定趋磁细菌的合成的磁小体存在。研究了影响趋磁细菌WM-1生长的因素,以正交实验设计的方法,确立了趋磁细菌WM-1的最佳培养条件为:0.68 g l-1 KH2PO4,0.035 g l-1抗坏血酸,10.0 ml l-1 Wolfe,s vitamin solution,5.0 ml l-1Wolfe,s mineral solution,2.0 ml l-1 0.01 M的奎尼酸铁,氧气浓度为4%,m酒石酸:m丁二酸=1:2,CNaNO3==100 mgL-1,pH=7.0,培养温度为28℃。趋磁细菌WM-1在最佳培养基中前12小时处于延滞期,进入对数期生长期的时间为24小时。