《嗜酸硫酸鹽還原菌(aSRB)生態與礦山酸性廢水的淨化機理》是依託中山大學，由束文聖擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：嗜酸硫酸鹽還原菌(aSRB)生態與礦山酸性廢水的淨化機理
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：束文聖
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
礦山開採過程中所產生的大量礦山酸性廢水（Acid mine drainage, AMD）是國際重點關注的環境污染問題之一，然而，AMD的治理一直是環境科學領域的熱點和難點問題。本項目擬通過系統研究礦山酸性廢水（AMD）的嗜酸硫酸鹽還原菌（aSRB）微生物生態，揭示影響aSRB群落結構與功能的主要環境因子；通過群落宏基因組和分離純化菌株的全基因組分析，並結合純化菌株的生化實驗研究，揭示aSRB對極端環境的適應機制、硫酸鹽還原機理與效率。基於上述研究，建立aSRB生物反應器，探索其處理AMD並回收金屬的效能與影響因素，為建立創新性的AMD處理系統提供理論與技術支撐。
結題摘要
本項目在自然科學基金（U1501232）資助下，圍繞嗜酸硫酸鹽還原菌（aSRB）生態與礦山酸性廢水的淨化機理開展了系統的研究。首先，我們運用高通量測序技術，調查了90個AMD底泥樣品原核微生物群落多樣性和組成。結合環境理化數據，探究了原核微生物多樣性和群落組成在空間上變化的驅動因素。其次，運用16S rRNA測序和基因晶片技術，研究了華南地區40個酸性礦山廢水樣點微生物譜系和功能結構，並構建模型對其進行了預測。研究發現，影響不同樣點微生物群落組成和功能結構格局的主導因素是環境因子而不是地理距離，並且AMD微生物群落的功能結構在基因水平能夠更好地預測。同時，我們還在酸性礦山廢水中得到了四個屬於變形菌門新目的aSRB基因組草圖，發現其在中國東南部AMD環境分布非常廣泛，二價鐵離子是影響這些物種相對豐度的主要因素，還通過重建其代謝途徑並結合宏轉錄組學的方法，揭示了該兼性厭氧自養微生物在自然界中不僅能夠進行異化硫酸鹽還原，還能固氮以及參與鐵循環。在上述研究的基礎上，我們還進行了aSRB的分離純化與硫酸鹽還原能力的評估以及aSRB群落生物反應器處理AMD效率的評估。我們基於改進的微生物純培養技術在AMD底泥培養出三株aSRB，運用全基因組測序和功能分析揭示其生理、功能特徵和適應性生長機制，以及潛在的和其他菌種的功能互養機制。基於以上結果我們發明了一種aSRB菌株及其用於酸化控制的方法，該菌株經發酵培養製成液態菌劑後，可有效對礦業廢棄地進行酸化控制。我們還建立了以aSRB生物反應器為主體的中試系統，該系統較好地去除AMD的主要污染物，並且可以形成具有回收價值的施式礦物和含鋅污泥。最後，我們系統地闡述了AMD生態系統微生物的多樣性和功能，探討了相應生物技術在生物冶金和AMD修復上的套用前景以及總結了AMD微生物生態近年來的研究進展，特別是多樣性動態、群落功能以及種群遺傳方面，並指出了仍未解決的研究空缺和未來結合多組學技術的進一步研究方向。在本項目實施的四年里，課題組取得了較好的成績，在相關領域國際主流雜誌正式發表SCI論文16篇，包括The ISME Journal、Trends in Microbiology、Current Opinions in Biotechnology等頂尖雜誌。另獲授權專利一項。本項目還培養了多名科研人才，其中博士生7名，碩士生10名。
