在铁的生物地球化学循环中,厌氧铁氧化菌能够在厌氧条件下氧化Fe2+并形成三价铁矿物,在铁循环(氧化、还原以及螯合作用)中占有重要地位。环境pH值被认为是影响微生物生长的主要因素,但众多研究中,缺乏关于pH条件对铁氧化菌的微观影响和内在驱动机制,并且中性pH条件下铁氧化菌与其形成矿物之间的超微结构、对铁氧化菌代谢的影响目前仍知之甚少。因此本研究将pH条件作为重要因子来对比研究两类典型铁氧化菌(Acidovorax sp.strain BoFeN1和Rhodobacterferrooxidans strain SW2)的生长过程、生物矿化机制以及环境pH与微生物的生长和矿化产物的相关性。 通过对两株菌铁氧化过程中生物量、铁元素价态和溶液pH分析,发现初始低pH均延缓了微生物的生长过程并影响到最终矿化产物的结晶度。厌氧铁氧化菌还能因其自身的代谢机制又反作用于环境,导致pH值降低。实验数据显示,溶液pH大幅度下降,最大从pH7.2下降至pH5.4。 利用光谱学(XRD、FTIR和Raman)和显微镜学(TEM)的分析,发现两株铁氧化菌虽然矿化最终产物为结晶度低的针铁矿,但在各自胞外聚合物的控制下,在细胞表面形成了完全不同形貌的矿化物质。Acidovorax sp.strain BoFeN1形成了纳米级别颗粒的铁-磷酸盐化合物,Rhodobacterferrooxidans strain SW2则主要形成了纤维状的针铁矿和直径较大的球状矿化物质。并发现Rhodobacter ferrooxidans strain SW2的中间矿物相为具有一定结晶度的蓝铁矿,突破了该菌无法氧化高结晶度二价铁矿物的盲区。 采用聚焦离子束扫描电子显微镜对Acidovorax sp.strain BoFeN1进行三维重构成像,实现了铁氧化微生物和相关的含铁矿物进行精确定位。