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石生放线菌是喀斯特地区岩石表生微生物的主要类群之一,对碳酸盐的生物矿化和形貌变化有很大影响,目前仍然是较为薄弱的研究领域。开展对石生放线菌生物矿化作用研究不仅有助于了解放线菌在岩石表生环境下的生物地质作用过程和机理,还可以通过放线菌的生物成矿作用固定重金属离子,因而具有重要研究价值。采用碳酸铵自由逸散法,研究一株分离自喀斯特地区的岩生放线菌DHS C013T菌株在成矿体系中对碳酸钙的诱导形成作用以及对Fe3+和Cu2+的固持作用。离心收集在葡萄糖麦芽酵母提取物(MGYP)培养液中培养的放线菌上清液和菌丝球,并将它们与发酵液、无菌的MGYP培养液和超纯水分别加入到由NaHCO3和Ca(NO3)2·4H2O组成的成矿溶液中,静置8d后,取出放置在成矿液下部的盖玻片,用扫描电子显微镜(SEM)观察不同处理成矿体系底部沉淀物的形貌。结果表明,在超纯水成矿体系中只形成标准六方形方解石,而在添加放线菌及其代谢产物甚至含有机质的培养液则可形成形态各异的CaCO3晶体,如球形、哑铃以及表面具有鳞片状的柱形。这些特殊形态的碳酸盐晶体的形成显然与放线菌的菌丝球、菌丝片段以及胞外分泌物上成核和生长有密切关联。此外,在同样的成矿液中添加Fe3+和Cu2+,发现添加该放线菌发酵液能诱导形成含有Cu2+的多边形碳酸盐和含有Fe3+的球形碳酸盐,这为通过生物成矿的方法固定重金属离子提供了新的资料。在提供额外Ca2+的牛肉膏蛋白胨液体培养基或含有Cd2+的酵母膏-麦芽膏液体培养基(ISP2)中摇瓶培养放线菌DHS C013T菌株,不同时间分别检测培养液pH值、碳酸酐酶(CA)活性以及上清液中的Ca2+浓度等生化指标,通过SEM观察底部沉淀碳酸盐的形貌、X射线衍射(XRD)物相分析其物质组成。实验结果表明,该菌株对能够显著降低培养液中的Ca2+和Cd2+浓度,分别从3.65072ppm下降到1.5361ppm左右、0.6882ppm下降到0.1682ppm左右;pH值均上升至8.0及以上。在添加钙源的牛肉膏蛋白胨培养基中该放线菌能诱导形成CaCO3颗粒,而在添加镉源的ISP2培养基则可诱导生成碳酸镉CdCO3和CdO颗粒。本文研究结果对进一步认识放线菌及其代谢产物诱导生物成矿提供了新的证据,为利用岩生放线菌参与土壤和水体重金属生态修复提供了新的思路。