硝酸鹽依賴的鐵氧化過程（NDFO）是微生物介導的硝酸還原和鐵氧化耦合的過程，最終導緻亞鐵的氧化，産生亞硝酸根、氧化亞氮或者氮氣。此過程是促進地球環境中鐵元素循環的重要途徑，并且此過程耦合硝酸的還原對于環境中氮元素的循環也至關重要。但是硝酸依賴的鐵氧化菌卻難以進行連續傳代培養，此種現象背後的原因卻不得而知。因此，細菌在硝酸依賴的鐵氧化過程中的生理狀态需要進一步探索。
中國科學院城市環境研究所朱永官研究組從水稻土中富集分離得到一株硝酸依賴的鐵氧化菌，經過鑒定發現此菌株為芽孢杆菌屬的一株新菌，命名為Bacillus ferrooxidans。實驗表明，此株菌可以進行不完全的硝酸依賴鐵氧化反應，孵育48小時之後鐵氧化和硝酸還原過程基本停滞。經過計算得知，120小時的孵育可以氧化10%的亞鐵。通過拉曼、同位素實驗以及PMA處理實驗的結合發現，在120小時的孵育之後，此鐵氧化菌進入休眠狀态。但是如果遇到合适的營養條件，此鐵氧化菌可重新複蘇，又可以進行鐵氧化過程。掃描電鏡顯示，細菌細胞表面形成了明顯的鐵氧化礦物。此研究揭示了硝酸依賴的鐵氧化菌在進行鐵氧化過程中的生理生化特性，有助于進一步深入理解自然界中微生物介導的鐵循環和氮循環過程。
研究成果發表在國際微生物雜志Frontiers in Microbiology上。博士後周國偉為第一作者，副研究員楊小茹為通訊作者。本研究受到了國家自然科學基金和中國博士後基金的支持。
硝酸還原和鐵氧化的動态變化
來源：中國科學院城市環境研究所
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