黄海透光层悬浮半导体矿物组成及其促进微生物胞外电子传递过程初探
发布时间：2021-01-11 17:37
在地球上最为活跃的海洋透光层体系中,矿物-微生物交互作用的形式十分丰富。系统采集了黄海近海透光层水体样品,测试分析发现其中分布大量悬浮半导体矿物及微生物群落。通过电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）、环境扫描电子显微镜（ESEM）及配有的EDX能谱仪,从宏观到微区对悬浮颗粒矿物的化学元素组成进行了测试分析,发现其主要矿物组成元素为Si、O、Na、K、Ca、Al等,且含有较高含量的Mn、Fe、Ti等金属元素;通过X射线衍射光谱（XRD）、拉曼光谱（Raman）测试从整体到局部分析悬浮颗粒矿物的物相组成,发现其主要组成矿物为石英、钠长石、方解石、云母和绿泥石等,还有锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等铁、钛金属氧化物半导体矿物。通过16S rRNA高通量测序分析海水中主要微生物群落为Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Woeseia、Fluviicola等,并通过构建双室反应体系对海水微生物与悬浮矿物间氧化还原作用及胞外电子传递过程进行了表征,结果显示增加海水悬浮矿物作为电子受体后,体系开路电压由330. 80 ...
【文章来源】：岩石矿物学杂志. 2020,39(01)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
ESEM下悬浮颗粒物的微形貌(a、c)及EDX能谱数据(b、d)
显微拉曼光谱测试明确发现悬浮颗粒矿物中含有锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等多种铁、钛半导体矿物(图3)。锐钛矿相中每个晶胞含有2个Ti O2分子，拉曼活性光学模具有3个Eg振动模式(148、200、633 cm-1)、1个B1g(395 cm-1)和1个A1g(516cm-1)振动模式(Ohsaka et al.,1978)。板钛矿相Ti O2属于斜方晶系，每个晶胞中含有6个Ti O2分子，板钛矿相中154、220 cm-1分别为A1g、B1g振动模，329、395、475 cm-1为B2g振动模(Tompsett et al.,1995)。金红石相Ti O2属于四方晶系，每个晶胞中含有2个Ti O2分子，声学模245 cm-1振动模式，中心对称晶格振动模式为1个B1g(143 cm-1)、1个Eg(446 cm-1)、1个A1g(610 cm-1)和1个B2g拉曼活性振动模(Samara and Peercy,1973)。针铁矿为斜方晶系，其中265、272、384、463 cm-1分别为针铁矿的特征峰(Thibeau et al.,1978;De Faria et al.,1997)。前人已发现并报道锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等为半导体矿物(Bickley et al.,1973;Andreozzi et al.,2003;Kandiel et al.,2010;Tsukamoto et al.,2012;Xie et al.,2013)。2.3 海水微生物群落结构分析
针对3个取样点A(34-10-01)、B(34-10-02)、C(34-10-03)的微生物样品，通过16S rRNA技术对海水样品微生物群落进行测序，分析结果表明，门、属水平相同深度的3个不同取样点微生物种类差异不大，均显示在门水平(图4)主要含有变形菌门Proteobacteria、放线菌门Actinobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、浮霉状菌门Planctomycetes、酸杆菌门Acidobacteria、蓝藻门Cyanobacteria、绿弯菌门Chloroflexi及芽单胞菌门Gemmatimonadetes等微生物，均为自然界常见的微生物门类，与丁斯予等(2019)、窦妍等(2015)在黄海水样检测的微生物菌群结果一致。根据菌群结构分析，水样中的优势菌群为变形菌门Proteobacteria，次优势菌群为放线菌门Actinobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、浮霉状菌门Planctomycetes等。海洋拟杆菌门细菌与DNA转化、脂类和蛋白质等有机物质的转换相关，这些有机物质的吸收与利用与水体环境中碳循环过程密切相关(Cottrell and Kirchman,2000;O’Sullivan et al.,2002)。海洋浮霉状菌门是海洋环境中重要微生物，对元素生物地球化学循环起着重要的作用(黄佩蓓等，2014)。图4 门水平微生物群落结构图
【参考文献】：
期刊论文
[1]地表“矿物膜”:地球“新圈层”[J]. 鲁安怀,李艳,丁竑瑞,王长秋. 岩石学报. 2019(01)
[2]刺参肠道及养殖环境菌群结构与功能[J]. 丁斯予,王荦,徐瀚晨,鲍学宇,王姮,常亚青,丁君. 生态学杂志. 2019(01)
[3]我国海洋细菌新物种鉴定与资源研发进展[J]. 穆大帅,卢德臣,郑维爽,陈冠军,杜宗军. 生物资源. 2017(06)
[4]水圈微生物重大研究计划:聚焦水圈微生物组研究的核心科学问题[J]. 黄力,冯雪莲,杜全生,东秀珠,刘双江,温明章,戴欣. 中国科学院院刊. 2017(03)
[5]天然赤铁矿促进红壤微生物胞外电子传递机制研究[J]. 任桂平,孙曼仪,鲁安怀,丁竑瑞,李艳. 矿物岩石地球化学通报. 2017(01)
[6]秋、冬季刺参养殖池塘菌群的多样性分析[J]. 窦妍,丁君,曲凌云,刘志敏,王轶南,穆晓虎,常亚青. 大连海洋大学学报. 2015(02)
[7]长江口外悬浮颗粒物中自生纤铁矿和胶黄铁矿[J]. 范德江,陈彬,王亮,孙晓霞,刘明,杨作升. 地球科学(中国地质大学学报). 2014(10)
[8]矿物光电子与地球早期生命起源及演化初探[J]. 鲁安怀,王鑫,李艳,丁竑瑞,王长秋,曾翠平,郝瑞霞,杨晓雪. 中国科学:地球科学. 2014(06)
[9]海洋浮霉状菌多样性与生态学功能研究进展[J]. 黄佩蓓,焦念志,冯洁,舒青龙. 微生物学通报. 2014(09)
[10]半导体矿物介导非光合微生物利用光电子新途径[J]. 鲁安怀,李艳,王鑫,丁竑瑞,曾翠平,郝瑞霞,王长秋. 微生物学通报. 2013(01)
硕士论文
[1]西北太平洋悬浮颗粒物的分布、组成及环境演变的初步研究[D]. 胡文烨.国家海洋局第三海洋研究所 2016
本文编号：2971201
【文章来源】：岩石矿物学杂志. 2020,39(01)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
ESEM下悬浮颗粒物的微形貌(a、c)及EDX能谱数据(b、d)
显微拉曼光谱测试明确发现悬浮颗粒矿物中含有锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等多种铁、钛半导体矿物(图3)。锐钛矿相中每个晶胞含有2个Ti O2分子，拉曼活性光学模具有3个Eg振动模式(148、200、633 cm-1)、1个B1g(395 cm-1)和1个A1g(516cm-1)振动模式(Ohsaka et al.,1978)。板钛矿相Ti O2属于斜方晶系，每个晶胞中含有6个Ti O2分子，板钛矿相中154、220 cm-1分别为A1g、B1g振动模，329、395、475 cm-1为B2g振动模(Tompsett et al.,1995)。金红石相Ti O2属于四方晶系，每个晶胞中含有2个Ti O2分子，声学模245 cm-1振动模式，中心对称晶格振动模式为1个B1g(143 cm-1)、1个Eg(446 cm-1)、1个A1g(610 cm-1)和1个B2g拉曼活性振动模(Samara and Peercy,1973)。针铁矿为斜方晶系，其中265、272、384、463 cm-1分别为针铁矿的特征峰(Thibeau et al.,1978;De Faria et al.,1997)。前人已发现并报道锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等为半导体矿物(Bickley et al.,1973;Andreozzi et al.,2003;Kandiel et al.,2010;Tsukamoto et al.,2012;Xie et al.,2013)。2.3 海水微生物群落结构分析
针对3个取样点A(34-10-01)、B(34-10-02)、C(34-10-03)的微生物样品，通过16S rRNA技术对海水样品微生物群落进行测序，分析结果表明，门、属水平相同深度的3个不同取样点微生物种类差异不大，均显示在门水平(图4)主要含有变形菌门Proteobacteria、放线菌门Actinobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、浮霉状菌门Planctomycetes、酸杆菌门Acidobacteria、蓝藻门Cyanobacteria、绿弯菌门Chloroflexi及芽单胞菌门Gemmatimonadetes等微生物，均为自然界常见的微生物门类，与丁斯予等(2019)、窦妍等(2015)在黄海水样检测的微生物菌群结果一致。根据菌群结构分析，水样中的优势菌群为变形菌门Proteobacteria，次优势菌群为放线菌门Actinobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、浮霉状菌门Planctomycetes等。海洋拟杆菌门细菌与DNA转化、脂类和蛋白质等有机物质的转换相关，这些有机物质的吸收与利用与水体环境中碳循环过程密切相关(Cottrell and Kirchman,2000;O’Sullivan et al.,2002)。海洋浮霉状菌门是海洋环境中重要微生物，对元素生物地球化学循环起着重要的作用(黄佩蓓等，2014)。图4 门水平微生物群落结构图
【参考文献】：
期刊论文
[1]地表“矿物膜”:地球“新圈层”[J]. 鲁安怀,李艳,丁竑瑞,王长秋. 岩石学报. 2019(01)
[2]刺参肠道及养殖环境菌群结构与功能[J]. 丁斯予,王荦,徐瀚晨,鲍学宇,王姮,常亚青,丁君. 生态学杂志. 2019(01)
[3]我国海洋细菌新物种鉴定与资源研发进展[J]. 穆大帅,卢德臣,郑维爽,陈冠军,杜宗军. 生物资源. 2017(06)
[4]水圈微生物重大研究计划:聚焦水圈微生物组研究的核心科学问题[J]. 黄力,冯雪莲,杜全生,东秀珠,刘双江,温明章,戴欣. 中国科学院院刊. 2017(03)
[5]天然赤铁矿促进红壤微生物胞外电子传递机制研究[J]. 任桂平,孙曼仪,鲁安怀,丁竑瑞,李艳. 矿物岩石地球化学通报. 2017(01)
[6]秋、冬季刺参养殖池塘菌群的多样性分析[J]. 窦妍,丁君,曲凌云,刘志敏,王轶南,穆晓虎,常亚青. 大连海洋大学学报. 2015(02)
[7]长江口外悬浮颗粒物中自生纤铁矿和胶黄铁矿[J]. 范德江,陈彬,王亮,孙晓霞,刘明,杨作升. 地球科学(中国地质大学学报). 2014(10)
[8]矿物光电子与地球早期生命起源及演化初探[J]. 鲁安怀,王鑫,李艳,丁竑瑞,王长秋,曾翠平,郝瑞霞,杨晓雪. 中国科学:地球科学. 2014(06)
[9]海洋浮霉状菌多样性与生态学功能研究进展[J]. 黄佩蓓,焦念志,冯洁,舒青龙. 微生物学通报. 2014(09)
[10]半导体矿物介导非光合微生物利用光电子新途径[J]. 鲁安怀,李艳,王鑫,丁竑瑞,曾翠平,郝瑞霞,王长秋. 微生物学通报. 2013(01)
硕士论文
[1]西北太平洋悬浮颗粒物的分布、组成及环境演变的初步研究[D]. 胡文烨.国家海洋局第三海洋研究所 2016
本文编号：2971201
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