1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
风化作用是指岩石矿物在物理、化学或生物因素的作用下发生裂解、破碎、溶解并形成次生矿物的过程,是发生在地表的一种重要的地球化学作用。根据其发生的原因,风化作用可分为物理风化、化学风化和生物风化,其中生物风化是近年来地学研究的热点之一。生物通过自身的生长和代谢,以及分泌出的一些胞外物质,最终加速矿物的溶解[1,2]。微生物风化是生物风化重要的方面,微生物能够导致岩石的风化并最终促进土壤的形成。微生物通过改变植物根际微环境的ph和氧化还原电位,从土壤矿物中释放出p、k及si元素为植物提供营养,促进矿物元素的地球化学循环[3]。同时,微生物在风化硅酸盐矿物的同时,需要消耗大气中co2,因而影响着长时间尺度(1ma)的大气co2浓度和气候变化[4]。加强地质微生物的基础研究,包括地质环境中微生物的种类、形态、分布特征、营养和生长的一般规律,微生物的代谢、演替和调控,微生物的基因及其所携带的遗传信息表达等对于从基础研究中寻找提高地质微生物地球化学作用的研究途径和方法以及对于深入理解矿物-微生物相互作用机制等有重要的意义[5,6]。
目前,研究者们对微生物风化矿物的作用和机理可以归纳为以下几个方面:
1.自身代谢产物腐蚀矿物
2. 研究的基本内容和问题
基于国内外的研究现状,为了能更清楚地探究伯克霍尔德氏菌在矿物生物风化中所起的重要作用,体现其在科学理论研究和资源保护等方面的价值,本课题综合运用微生物学,现代物理学化学分析手段,现代的分子生物学手段,结合先进的HPLC、ICP、MS等分析方法,对不同来源伯克霍尔德氏菌矿物风化能力方式及机制方面进行细致的研究,方能全面认识微生物与矿物之间的相互关系,可以丰富矿物生物风化理论,为高效矿物风化细菌的应用提供理论依据和菌株资源。
3. 研究的方法与方案
1.研究方法
1.1两种不同矿物风化能力菌株与钾长石的相互作用规律
采用15天动态摇瓶试验研究菌株与钾长石的相互作用。包括a分析两种菌株对fe、si、al、k不同的释放能力,及元素溶出速度。b矿物对菌株的生长、代谢以及在矿物表面的分布动态和活性等的影响研究.
4. 研究创新点
本课题综合运用微生物学,现代物理学化学分析手段,现代的分子生物学手段,结合先进的HPLC、ICP、MS等分析方法,对不同来源伯克霍尔德氏菌矿物风化能力方式及机制方面进行细致的研究。
5. 研究计划与进展
1.研究计划
2015.9-2015.10文献阅读,查阅资料,学习实验技能
2015.10-2015.12供试菌株的筛选,菌株的生物学特性研究及环境适应性研究
