生物铁、锰氧化物可以富集并在一定程度上阻止重金属进入水稻根系,对于土壤污染修复,降低水稻污染风险有重要的生态意义。已知微生物对铁锰氧化物形成的贡献不可忽视,从水稻田筛选铁、锰氧化功能菌,对其生长条件与影响因素进行研究,探明其在水稻田氧化物形成及对重金属富集方面的作用,将有助于更好地发挥微生物氧化铁的生态效应。我国耕地重金属污染现状严峻,铁锰氧化菌的应用潜力巨大,相关内容值得深入研究。本文采用镇江含量铁相对较高的水稻土为材料,测定分析了样品中的细菌群落结构及铁锰氧化菌丰度。对稻田样品细菌16S rRNA基因高通量测序结果发现所有样品均中含有铁氧化菌,其中Gallionellaceae科所占丰度较大。利用半固态梯度管法和单菌落稀释转接法对铁/锰氧化细菌(Fe(Ⅱ)/Manganese(Ⅱ)-oxidizing bacteria,FeOB,MnOB)进行分离和纯化,针对样品对分离方法进行优化。最终通过单菌落稀释转接法分离出对Mn(Ⅱ)具有氧化功能的菌株4株,通过电镜扫描(SEM)、能谱分析(EDS)及16S rRNA基因测序对菌种进行鉴定。半固态梯度管法分离得到的菌株产生火焰状铁膜,对Fe(Ⅱ)具有氧化功能,属于典型铁氧化菌Gallionella属。在此基础上,研究了菌株的基本生理生化特性,对其铁氧化速率、镉吸附效率进行了分析,并采用水稻水培营养液,在水稻根系接种菌株Fw,研究其在水稻营养液中对铁的氧化作用及氧化产物对镉吸附的影响。主要得到以下结论:(1)在细菌门水平上,稻田 土壤中 Proteobacteria、Chloroflexi 和 Acidobacteria为优势菌群。Proteobacteria中的占主要部分的Gallionella和Geobacter分别具铁氧化、还原功能,Gallionella为微好氧细菌,丰度与含水量呈极显著的负相关(p<0.01);各处理中Fe3+含量与Chloroflexi丰度呈极显著的负相关(p<0.01);Acidobateria丰度与有机质、Fe3+含量呈显著的负相关(p<0.05),该类细菌极有可能为具有铁氧化功能的自养菌;各处理中Actinobacteria的相对丰度与Fe3+含量呈极显著的负相关(p<0.001),可能存在大量该门的铁还原细菌;(2)平板培养所得的4株细菌属Acinetobacter,均具有氧化铁、锰的功能。其近缘细菌为Acinetobacter guillouiae。25～30℃为菌株最适生长温度;(3)梯度试管分离获得微好氧铁氧化菌株Fw,为Gallionella属。最适生长pH为6.5,最适生长温度为25℃。该菌株以Fe2+为唯一电子供体,能有效促进铁氧化。接种条件下,Fe2+氧化速率提高了 60%以上;(4)菌株Fw可以在1%-10%氧气条件下生长,并对铁保持活跃的氧化作用,但在10%氧气浓度时铁氧化速率有所降低;对CO2供应较为敏感,当CO2降至大气水平时,菌株Fw对铁的氧化总量减少,同时菌种生长缓慢;(5)菌株Fw可促进水稻根际铁的氧化,有利于根表铁膜的形成,并显著降低营养液中游离态镉浓度。水稻在营养液中生长至二次分蘖时期,接种铁细菌的处理与对照组的株高、植株重量无明显差异,表明在此段生长时期菌株Fw对水稻的生长无明显影响。