第八届青年地学论坛

环境中广泛存在的铁/锰矿物可充当微生物的电子库，既能接受微生物产生的电子，也可为微生物生命代谢活动提供电子。微生物与矿物之间的相互作用方式会随着环境变化而发生改变。通常在氧气缺乏的条件下，高价态的铁锰氧化物可作为微生物呼吸的终端电子受体。而在氧气充足的条件下，微生物的存在可直接或间接的加速铁、锰等低价态金属离子/氧化物的氧化，从而促进高价态矿物的形成。环境中存在着大量的好氧-厌氧界面，生命活动、水流扰动等都可使这些界面发生时空迁移，从而形成一个氧气含量不断变化的区域。微生物如何改变其与矿物作用方式来适应环境的变化，这可能涉及不用方向的胞外电子传递过程。在本研究中，我们在从好氧-缺氧富集体系中筛选了一株Bacillus horikoshii biET1，其在好氧条件下能够将二价锰快速氧化，并在细胞表面形成花球状锰氧化物，甚至将细胞包裹；而在缺氧条件下会将产生的锰氧化物还原溶解，转化为二价态离子和氧化物。这种对锰的好氧氧化及缺氧还原的能力可以在连续的好氧-缺氧循环转换培养中不断发生转变，即氧气可调节biET1菌对锰的代谢能力。通过基因组解析发现biET1具有大量的与胞外电子传递相关的细胞色素C类基因及核黄素合成基因。我们也通过电化学分析证实了该菌具有氧化还原活性；同时在还原过程中监测到了核黄素的累积。锰氧化物是天然的氧化剂和吸附剂，影响众多物质的迁移转化和环境归趋，而biET1能够调节其代谢方式驱动锰循环，因此，该菌在生物地球化学循环过程中具有重要意义。
 

锰氧化，锰还原