不同生长期恶臭假单胞菌与针铁矿相互作用力探究

论文摘要

土壤是人类赖以生存和发展的基础。细菌与矿物表面的粘附在土壤等环境中普遍存在,是一系列生物地球化学过程,如团聚体形成、矿物溶解与转化、污染物降解和病原体归趋等的基础和前提。然而时至今日,细菌-矿物的相互作用过程与机制仍未得到充分解释。本研究采用土壤中常见微生物恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）及典型土壤铁氧矿物针铁矿为对象,借助原子力显微镜、细胞探针、同步辐射技术、等温微量热仪、电位滴定仪、傅立叶变换红外光谱与接触角等现代分析技术,探究生长期对细菌在矿物表面粘附行为的影响,旨在阐明细菌在固相表面粘附模式,为微生物-固相吸附理论的完善提供科学依据。获得如下结果:（1）获得了不同生长期恶臭假单胞菌与针铁矿相互作用力的数值。通过原子力显微镜测定得到不同生长期细菌与针铁矿相互作用力大小排序为:稳定期>衰亡期>指数期。细菌与针铁矿发生瞬时接触时,三种不同生长阶段细菌与针铁矿相互作用力大小数值由大到小分别为879 pN、548pN与199 pN。细菌去胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）、去蛋白与去多糖细胞与针铁矿的粘附力大小分别为141 pN、647 pN与684 pN。发现了细菌与矿物的粘附力大小具有“时间决定”效应,即随着接触时间的增加,作用力不断增大。稳定期细菌在接触10 s后,粘附作用力最大可达4N。（2）表征了不同生长期细菌表面性质。不同生长期细菌zeta电位、表面官能团数量与疏水性大小均符合下列排序:稳定期>衰亡期>指数期。该排序和不同生长期恶臭假单胞菌与针铁矿相互作用力大小一致,表明不同生长期细菌在矿物表面的粘附行为可以用zeta电位、表面官能团数量与疏水性大小来解释。红外与同步辐射结果表明,不同生长期细菌中蛋白与多糖的变化是影响细菌在针铁矿表面粘附行为的主要因素。（3）区分了不同胞外生物大分子对粘附的贡献,证实了EPS在粘附中的重要贡献,总结了细菌在矿物表面粘附的一般模式。细菌与矿物接触初期,三种不同生物大分子对粘附的贡献大小排序为EPS>多糖=蛋白;随着接触时间的增加,多糖对粘附的贡献逐渐增加,此时贡献大小排序变为EPS>多糖>蛋白。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
•   1.1 微生物在矿物表面的粘附过程
•   1.2 微生物-矿物粘附的界面作用力
•   1.3 微生物-矿物粘附相关研究手段
•     1.3.1 摇动离心法
•     1.3.2 填充柱法
•     1.3.3 流动池法
•     1.3.4 光谱学技术
•     1.3.5 原子力显微镜技术
•     1.3.6 其余表征技术
•   1.4 影响微生物-矿物粘附的因素
•   1.5 微生物-矿物粘附的环境效应
•   1.6 研究目的与内容
• 第二章 材料与方法
•   2.1 矿物
•   2.2 细菌
•   2.3 表面性质测定
•     2.3.1 傅立叶变换红外光谱
•     2.3.2 碳的1s近边精细结构吸收光谱
•     2.3.3 表面电荷性质测定
•     2.3.4 接触角
•     2.3.5 微量热分析
•     2.3.6 电位滴定
•   2.4 细菌-针铁矿粘附作用力力测定
•     2.4.1 矿物基底制备
•     2.4.2 细胞探针制备
•     2.4.3 力曲线的测定
•   2.5 细胞探针形貌获取
•   2.6 数据处理与分析
• 第三章 结果与分析
•   3.1 不同生长期细菌表面特征
•     3.1.1 表面电荷特征
•     3.1.2 表面官能团数量
•     3.1.3 表面官能团种类
•     3.1.4 疏水性
•   3.2 不同生长期恶臭假单胞菌与针铁矿粘附
•     3.2.1 细胞探针形貌
•     3.2.2 代表性力谱图
•     3.2.3 不同生长期P.putida与针铁矿的粘附力
•   3.3 去除表面EPS/蛋白/多糖的细菌与针铁矿的粘附
• 第四章 讨论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马明恺

导师: 黄巧云

关键词: 细菌粘附,原子力显微镜,相互作用力,恶臭假单胞菌,针铁矿

来源: 华中农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 华中农业大学

分类号: Q939.9

DOI: 10.27158/d.cnki.ghznu.2019.000278

总页数: 74

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