产生物膜的高效矿物风化细菌的分离筛选及生物学特性开题报告

全文总字数：4723字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

风化作用是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物等长期裸露在空气、水等自然环境中而产生自身物理、化学变化并在原位形成松散堆积物的过程，是一种重要的表生地球化学作用。风化作用按其性质不同一般被分为三类：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。过去，在矿物风化的相关研究中，备受关注的往往是物理和化学作用，生物作用尤其是微生物作用常常被忽视。事实上，地球表层几乎不存在未经过生物作用的物质^[1]。而微生物因其繁殖快、分布广、体积小、适应性强、生理生化活性高等特征，生存空间几乎遍布地球表层。无时无刻不参与地球表层岩石、矿物的风化过程，在地球演化的历史过程中发挥了巨大的作用。

目前微生物对矿物风化作用的研究主要集中在自然界矿物元素转变过程中微生物所起的作用以及矿物分解的微生物效应研究。有大量研究报道已经表明，微生物对矿物风化具有直接或间接的作用。hiebert等^[2]认为溶液中的有机酸等物质在细菌表面形成了有利于长石风化的微环境，通过化学作用促进了长石的溶解。barker^[3]通过对铝硅酸盐矿物的微生物风化研究认为，微生物通过对细胞周围微环境水分的保持作用，直接促进铝硅酸盐的风化。赵飞等 ^[4]的研究表明，菌株q12能够代谢产生大量的有机酸，促进钾长石、金云母和黑云母的风化。

微生物对矿物的风化过程非常复杂，其风化矿物的机制也多种多样。在微生物风化矿物的整个过程中，往往有多种风化机理相互作用；在不同的环境条件下，微生物风化矿物的机理还会随之而发生变化。国内外学者对微生物风化矿物的研究，经历了从宏观到微观的过程，目前对微生物风化矿物机制已经有了一定的了解，但还没有统一的认识，综合当前的已经报道的研究成果，微生物对矿物的风化机理主要有氧化还原作用、酸解作用、螯合作用以及生物膜作用^[5]。

2. 研究的基本内容和问题

从紫金山不同土壤样品中筛选出产生物膜的高效矿物风化细菌，并对其生物学特性进行探究，以期为阐明细菌风化矿物的生理机制提供试验依据，探究生物膜对细菌风化矿物效果的影响，丰富矿物风化细菌的资源库，并帮助理解地球化学元素的循环、土壤的形成以及全球气候与环境变化。

3. 研究的方法与方案

1研究方法

1.1 可培养细菌的分离纯化

将从紫金山采回的三种土壤样品分别稀释涂布于1/5 lb平板上， 30℃培养 2-3 d，待可培养细菌形成菌落后，挑取单菌落划线分离。

4. 研究创新点

分离自不同微生物生境样品中的细菌风化岩石的能力存在显著差异，拟从紫金山土壤中分离筛选到产生物膜的高效矿物风化细菌新种，以期丰富矿物风化细菌的资源库，同时探究生物膜对细菌风化矿物效果的影响。

5. 研究计划与进展

2018.11-2018.12 阅读文献，撰写文献综述，了解实验理论基础及方法

2019.02-2019.03 采集土样筛选目的菌，研究其生物学特性

2019.04-2019.05 处理数据，分析结果，完成毕业论文与答辩