本课题从几种地带性土壤中分离到了具有Mn2+氧化活性的细菌(以下统称为锰氧化细菌),应用16S rDNA鉴定了这些菌的种属,用进化树分析了它们遗传距离的远近。同时测定了这些菌在不同锰浓度(1mM和10mM)下的氧化能力,以及它们的基本生理生化特征。以氧化量较高的具有代表性的锰氧化菌编号为27,63,79为实验材料,初步探讨了pH值和不同种类不同浓度离子化合物等对这些锰氧化菌氧化Mn2+能力的影响。探讨了锰氧化菌氧化Mn2+的产物类型及产物向其它锰矿物转化的特点及影响因素。
　　取得的主要结果如下:1、在不同锰浓度条件下,从我国4种地带性土壤中共分离得锰氧化菌34株,已鉴定的有29株,这些已鉴定的具有较强锰氧化活性的菌株分布为:山东泰安的棕壤19株、湖北枣阳的黄褐土3株、湖北武汉的黄棕壤2株、湖南桂阳的红壤5株。对其进行16S rDNA分析,共获得11个种属的锰氧化菌,其中棕壤9种,红壤5种,黄棕壤2种,黄褐土3种。用进化树分析得出这些锰氧化菌属于2大系统发育群,3个门(Firmicutes, Flavobacteria, Alphaproteo-bacteria),11个物种,其中厚壁菌门(Firmicutes)7种,变形菌门(Alphaproteo-bacteria)3种,黄杆菌门1种。
　　2、本实验中筛选到的锰氧化细菌在氧化Mn2+过程中存在生物和化学的耦和作用。锰氧化菌对Mn2+的氧化不是简单的生物氧化(直接氧化),也不是简单的化学氧化(间接氧化),而是微生物的生长,调控了溶液中的氧化还原环境,促进了锰氧化物的生成。
　　3、加入Mn2+对27、63和79号锰氧化细菌生长进入对数生长期有延迟作用,但是在菌种活化时加入Mn2+对这些细菌氧化Mn2+还有一定的促进作用。实验表明,活化时加Mn2+的菌27,63,79号对锰的氧化能力比同条件下不加Mn2+的氧化能力分别提高10.7％,45.6％,287％。活化时加锰对部分锰氧化菌氧化Mn2+是至关重要的。
　　4、研究了初始pH值(分别为5,7和8)对Luria-Bertani培养基(后缩略为LB)中锰氧化菌氧化Mn2+的影响。其中27号菌和63号菌随pH值升高,氧化量降低,在pH值为8时氧化量下降幅度较大,原因是较高的初始pH值不利于63号菌生长。然而,79号菌随pH值升高,氧化量升高。在pH值为5时,氧化量较低,在pH值为7与8时氧化量上升较快,但从7到8,氧化量上升缓慢。
　　5、研究表明阴阳离子种类(阳离子:Na+, K+, Mg2+,Ca2+;阴离子:C1-;N03-;S042-)和不同浓度(10mM和30mM)对锰氧化菌氧化Mn2+能力具有明显的影响。其中最利于27、63和79号菌氧化的介质分别是10 mM的硫酸钾和硫酸镁、30 mM的硫酸钾和30 mM的硫酸镁。
　　6、锰氧化菌在LB培养基培养过程中,溶液pH值上升的可能原因是培养基中C/N过低,经细菌分解后,产生了大量的氨,即使在加入20mM的N-2-hydroxyethylpiperazine-N-ethane-sulphonicacid(以下简称HEPES)缓冲液的培养体系中pH值仍然升高并稳定在9左右。锰氧化细菌在C/N较高的Leptothrix培养基中生长时,体系pH稳定在7,但是经鉴定培养产物中无锰氧化物生成。
　　7、在锰氧化菌氧化Mn2+过程中,不补充锰离子情况下,随着时间的延长,氧化量上升,但是在13天后,氧化量保持不变。在第5天,补充一定量的锰,锰氧化物生成量大幅度提升,在13天后氧化量又趋于稳定。数据表明在第5天后锰离子不足,锰氧化菌的氧化能力仍然较强。
　　8、27、63和79号菌形成的锰氧化物经XRD鉴定都是无序的弱晶形锰氧化物。经1M氯化镁溶液交换12h,水洗后在110℃下回流,经XRD分析,产物没有明显改变。