胞外聚合物介导赤铁矿微生物还原胞外电子传递

摘要

矿物与微生物相互作用的生物地球化学行为具有重要的地球环境意义,尤其是异化金属还原菌对地球化学元素循化和污染物转化过程有重要的意义.胞外电子传递是这些微生物与矿物相互作用的关于异化还原菌与矿物相互作用过程.本研究选用有丰富研究基础的铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1为研究对象，研究胞外聚合物(EPS)在其还原赤铁矿过程中介导胞外电子传递的作用和机制。EPS是生物膜形成的基础，在微生物与矿物相互作用过程粘附、能量交换以及生物膜机械稳定性和其他性能方面扮演着重要的角色。本研究表明EPS的加入在Shewanellaoneidensis MR-1与赤铁矿相互作用初期加速了细胞在工作电极表面的附着，加速细胞与矿物之间电子传递效率，但根据酶学实验表征EPS中多糖不能介导胞外电子传递，且明显增加了界面传质阻力。因此，通过细胞表面基因工程控制细胞胞外聚合物的分泌，一方面胞外聚合物增加了细胞的附着性能，另一方面较少多糖的分泌降低电子传递传质阻力。