2002年1月
NO.1
吉林大学学报（理学版）第1期
2002-01
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（SCIENCEEDITION）JOURNALOFJILINUNIVERSITY
吉林省西部湿地天然水中的铁细菌
梅子青，王海晶，王
丰，朴真三李春玉，李玉山，文
130023）
（长山热电厂，松原
亮
（吉林大学生命科学学院，长春131109）
提要：从吉林省西部天然水中分离出Fb1和Fb2两种铁细菌.Fb1细胞为椭圆形，细胞成对排列，有单生、双生鞭毛和芽孢，细胞大小为0.71.0!m；Fb2为杆状，呈多个细胞相互连结，无
鞭毛和芽孢，细胞大小为（0.40.7）（1.52.1）m>m.两种菌均为革兰氏阴性，且都具有荚!!膜，菌浓度约为106个/mL，在牛肉膏蛋白胨培养基中生长201可达到稳定期，241后进入衰退期.实验结果表明，两种菌的基本生理生化性质相似.关键词：吉林省西部；天然水；铁细菌；超微结构；扫描电镜中图分类号：@93.3
文献标识码：A
文章编号：1671-5489（2002）01-0091-04
天然水中都不同程度地含有铁和锰，城市供水中铁和锰的含量超过一定值就会对人们的生活和工业生产造成不利影响.文献［1，显示，天然水中存在的铁细菌能把可溶性的亚铁亚锰离子氧化成不溶2］
性的高铁高锰化合物，并聚集在细菌表面或体内，即我们可以通过细菌的吸附氧化作用除去溶解于水中的低价铁锰离子.本文从吉林省西部湿地采集的天然水样中分离出两种铁细菌，并对它们的形态、结构、生长曲线和基本的生理生化特性以及它们的固锰属性等进行了系统的研究.
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材料
材料和方法
水源水、管道水和滤池水3种水样由吉林省西部地区长山水厂提供.富集培养基：JFM液体培养［35］基；分离培养基：JFM平板培养基.
!."方法
利用氧化亚铁硫杆菌培养基选择培养，在2，4，6，8，15，20和30天后观察是否有氧化亚铁硫杆菌生长.采用JFM平板培养基于28C恒温培养721，观察菌落形态及颜色的变化.采用平板划线分离
［6］［7］
法进行分离，对分离得到的两种铁细菌分别进行美蓝染色、Gram染色、芽孢染色、荚膜染色和鞭
［8，［10］9］毛染色，再利用平板计数法进行数量统.利用显微镜测微尺测量滤池水中两种铁细菌的大小［11］计.
1.2.1生理生化性质实验分别考察两种铁细菌的淀粉水解、明胶液化、吲哚实验、M.R.实验、V.P.实验、柠檬酸盐实验、硫化氢实验、过氧化氢酶实验和石蕊牛奶实验等生理生化特性.
1.2.2
铁细菌生长曲线测定
方法：比浊法.培养液：牛肉膏蛋白胨液体培养基.
1.2.3铁细菌固锰的生化分析（1）将4g醋酸纤维素放在一个干净的棕色瓶中，加入28mL丙酮，放置约101，使醋酸纤维溶解，再加入20mL二甲基甲酰胺，振荡混匀，待气泡消失后即可做成醋酸纤维膜（湿度75%，水温7C）.（2）细菌外液的收集和处理：取培养721的含菌液经离心除去沉淀物，用醋酸纤维素膜真空除菌
和不加热两组，各取1mL接入培养基进行培养，对照组分为不加水过滤，再分成加热（100C，35min）样（对照"）和加未经处理的水样（对照#）两组.培养条件相同，以下的对照组均与本法相同.
收稿日期：2001-07-05.
作者简介：梅子青（1977），女，硕士研究生.
联系人：朴真三（1943），男，教授.
—91—
（3）锰含量分析：将4080mL水样酸化后蒸至30mL，冷却，用氨水调pH至碱性，加2mL甲醛肟、
（pH=10），发色3min，再加2mL10%盐酸羟胺，摇1min，加0.1mol/LEDTA12mL氯化铵-氢氧化铵
mL，用蒸馏水定容至50mL，于20C以上放30min，使锰的甲醛肟络合物分解，在450nm测吸收值.同时做空白和标准品（5!实验.g锰/mL）
（4）胰酶消化.从含菌液离心取菌体，经蒸馏水多次洗涤后置入胰酶溶液（0.1mol/L硼酸缓冲液，
，在37C处理10min，然后取1mL接入培养基进行培养，721后离心除去沉淀物，20!g/mL，pH8.0）对上清液进行锰残余量分析.菌体破碎后以同样方法处理.
（5）用高频超声波破碎菌体30min（3000HZ），镜检合格后取1mL接入培养基，在28C培养.
（6）破碎后的样品分别以5%的HgCl2和2%的NaN3处理，取出1mL接入培养基进行培养.1.2.4
铁细菌的超微结构的观察
利用扫描电镜观察铁细菌细胞表面的结构.
2结果和讨论
2.1水中氧化亚铁硫杆菌的检查
氧化亚铁硫杆菌是微生物参与金属腐蚀过程的主要微生物类群，所以检查它在水样中是否存在非常必要.经过长达一个月的观察，在Leat1en培养基上并未发现这种菌生长.这个结果与理论上氧化亚铁硫杆菌生活在酸性较强（pH约3.0）的环境，而水样呈中性偏碱不适宜其生存是一致的.
2.2菌落形态观察
菌落在生长初期为无色，但在培养481以后，因沉积铁锰而呈棕色.经滤池水培养所得菌落呈现两种形态，"为棕色，圆形，隆起，直径0.51.5mm，边缘整齐，颜色浅，湿润，表面光滑透明.菌落位于培养基表面和内部，微好氧.#为棕褐色，同心环形，直径35mm，形成35个同心环，老菌落从第二层圆环向外出现辐射状凸起，干燥，菌落位于培养基表面和内部，微好氧.
2.3各种染色结果
由图1和图2可见，Fb1和Fb2都是Gram染色阴性菌，Fb1细胞呈椭球形，两个细胞成对地连在一起，具有鞭毛、单生或双生、芽孢.Fb2细胞呈杆状，单独存在或多个连成一串，没有鞭毛和芽孢
.
图1
铁细菌Fb1的染色结果
（a）美蓝染色；（b）Gram染色；（c）芽孢染色；（c）鞭毛染色.放大1180倍.
2.4铁细菌细胞的大小和3种水样细菌数目统计结果
（球菌直径）；Fb2的大小为（0.40.7）（1.52.1）滤池水和管Fb1的大小为0.71!mmXm.水源水、!!道水中铁细菌活菌总数量分别为5.9X106，2.0X106和2.5X105.
2.5基本生化性质试验结果及生长曲线
两种铁细菌生化性质和石蕊牛奶试验结果分别列于表1和列于表2中.
铁细菌在牛肉膏蛋白胨培养基中的生长曲线如图3所示.由图3可以看出，铁细菌在牛肉膏蛋白胨液体培养基中生长201后达到稳定期，继续生长到241后进入衰退期.—92—
图2表1
实验淀粉水解Fb1Fb2
--明胶液化
-+
吲哚++
表2
时间/天Fb1Fb2
2变为蓝紫色（产碱）变为蓝紫色（产碱）
4下层开始凝固蓝紫色
M.R.-+
铁细菌Fb2的染色结果生化性质实验结果!V.P.--葡萄糖发酵
++
乳糖发酵
++
柠檬酸盐
++
H202酶++
H2S--
（a）石炭酸复红染色；（b）Gram染色；（c）银染色.放大1180倍.
“+”表示阳性，“-”表示阴性.!
石蕊牛奶中Fb1和Fb2的生长情况
6大部分凝固
呈米黄色下层开始凝固，上层蓝紫色
8基本上凝固呈黄色大部分凝固呈黄色
14胨化上层变清胨化上层变清
30胨化下层残存未水解的蛋白上层变清，下层残存酪蛋白
2.6铁细菌固锰的生化分析结果
（1）铁细菌的数量与固锰作用：从加入不同稀释度（10-5，10-4，10-3，10-2，10-1和原水）的样品培养结果可见，培养液的颜色随样品水浓度的提高而逐渐加深，沉积物的数量也依次增多，表明在一定范围内菌数与固锰数量呈正相关.培养7天后加1mL原水的培养与不加原水的对照组!比较，前者的锰含量降为后者的1/50.培养液的锰含量急剧下降和锰沉积物增加的事实说明水样中的铁细菌的固锰能力很强.
（2）除去菌体的水样无固锰能力：用上述方法除菌过滤后，不管加热与否，其结果均与对照组!相同，即完全不具有固锰能力，由此可见，固锰是靠铁细菌菌体实现的，而与菌体外液无关.
（3）胰酶处理菌体可降低固锰能力：用胰酶处理菌体后，培养测试结果表明，它的培养液中残余锰含量为780"介于对照组!（820"和对照组#（94"之间.显然，用胰酶处理后的菌g/mL，g/mL）g/mL）体其固锰能力显著下降.从图4可见，铁细菌正处于二分体的时期，且有些地方已经断开
.
图3
铁细菌的生长曲线图4电镜照片
2.7讨论
（1）根据《伯杰氏细菌鉴定手册》，两种细菌均可以归类于鞘铁菌科中，其中Fb1可归类于鞘铁菌属（Siderocapsa），Fb2可归于瑙曼氏菌属（NaumannieIIa）.
—93—
（2）水源水中铁锰含量较高，铁细菌所需的物质条件可满足，所以数量较大.滤池中生物氧化和化学氧化并行，而短暂曝气给铁细菌提供了充足的氧源，数量也较大，但次之于水源水.管道水中铁锰含量较少，故铁细菌的数量较前两者小.
（3）在铁细菌固锰能力的生化分析实验中，破碎的菌体用胰酶处理后固锰能力增大，甚至超过对照组!.这说明很可能在细胞内具有固锰能力的体系是一个酶系统，该酶系统在菌体内大多以非活性的酶原形式存在，经胰酶处理后酶原激活，并分泌到菌体外，附着在菌体表面参与固锰作用.
参
考
文
献
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StudiesontheFe-bacteriafromNaturalWater
intheWestDistrictofJilinProvince
MEIZi-ging，WANGHai-jing，WANGFeng，PIAOZhen-san
（CollegeofLifeScience，JilinUniuersity，Changchun130023，P.R.China）
LIChun-yu，LIYu-shan，WENLiang
（ChangshanHeatandPowerPlant，Songyuan131109，P.R.China）
（namedFb1andFb2）wereseparatedfromthenaturalwatersamplescollectedAbstract：TwokindsofFe-bacteria
fromthewestdistrictofJilinprovince.Fb1isellipseanditscellsarrayinpairsandthesizeis0.71"m.Fb2is
（1.52.1）bacilliformanditscellissingleorconnectedeachotherandthesizeis（0.40.7）mXm.Theyare""
bothGram-negativebacteria.Fb1hasspore，whileFb2hasnotany.Fb1canbemobilethroughtheirflagellum，butFb2cannotbebecausetheyhavenotflagellum.ThesetwokindsofFe-bacterialiveinthewatersampleswitha（106/mL）largeguantities.Theyenteredthestationaryphasewhentheyweredevelopedintheculturemediumof
beefextractandpeptonefor20h，andtheyenteredthedeclinephaseafter24h.Theresultsindicatethattheirphysiologicalandbiochemicalpropertiesaresimilar.
Keywords：thewestdistrictofJilinprovince；naturalwater；Fe-bacterias；ultrastructure；scanningelectronmi-croscopy
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吉林省西部湿地天然水中的铁细菌
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
梅子青， 王海晶， 王丰， 朴真三， 李春玉， 李玉山， 文亮
梅子青,王海晶,王丰,朴真三(吉林大学生命科学学院,长春,130023)， 李春玉,李玉山,文亮(长山热电厂,松原,131109)
吉林大学学报(理学版)
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