在中性偏弱的矿井排水中，耐铜的氧化铁细菌促进了铜矿化作用的发生

《Environmental Microbiology》：Percent-Level Copper Mineralisation Promoted by Copper-Tolerant Iron-Oxidising Bacteria in Circumneutral Mine Drainage

　　日本铜矿排水中Fe(II)氧化菌主导的Cu和Fe生物矿化研究显示，铜主要富集于Fe(III)生物矿化物中，其中Gallionellaceae属菌株TK5首次被发现具有高Cu耐受性（>50 μM），并促进Cu沉积。

　　

摘要

本研究调查了日本某铜矿中性偏酸性排水系统中铜（Cu）和铁（Fe）的地球微生物学特性，重点关注了能够氧化Fe(II)的微生物。在该排水系统中，铜通过Fe(II)的氧化作用以及随后的Fe(III)生物矿化过程被迅速去除。最终形成的富含Fe(III)生物矿物的沉积物中含有高达约2%的铜，这一含量属于较高水平。XAFS和XRD分析直接表明，铜主要与结晶度较低的Fe(III)氧氢氧化物结合在一起。排水系统中的微生物群落以属于Gallionellaceae家族的化能自养Fe(II)氧化细菌为主（占33.8%），这表明它们在铜和铁的生物矿化过程中起着关键作用。通过使用定制培养基，研究人员富集了Gallionellaceae细菌，并分离出代表性菌株TK5。16S rRNA基因分析显示，TK5与该地点最丰富的微生物类群几乎完全相同，很可能属于Sideroxyarcus属的新物种。生理学和基因组分析证实了其氧化Fe(II)的能力以及相对较高的Cu(II)耐受性（高达50 μM），这一耐受性约为现场铜浓度的20倍。TK5是已知的首个具有铜耐受性的Fe(II)氧化Gallionellaceae菌株。批量实验表明，TK5能够通过Fe(III)生物矿化有效促进铜的沉积。本研究突显了Fe(II)氧化细菌在中性偏酸性条件下进行铜生物修复和生物矿化的潜力。

图形摘要

从中性偏酸性的铜矿排水系统中分离出一种中性化的Fe(II)氧化Gallionellaceae细菌。该细菌通过Fe(III)生物矿化作用，在固体沉淀物中实现了显著的铜积累（最高可达2%）。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

来自矿井排水系统Spot 2的细菌群落扩增子序列数据已存入日本DNA数据库（DDBJ），BioProject访问号为PRJDB35413，BioSample访问号为SAMD00941472，DDBJ序列读取档案（DRA）访问号为DRR691461。菌株TK5的草图基因组和基因序列已存入DDBJ质量提交系统（MSS），访问号为BAAHSJ010000001–BAAFRX010000041和LC878820（16S rRNA基因序列），BioProject访问号为PRJDB35414，BioSample访问号为SAMD00970746，DRA访问号为DRR691462。