·1272 北京科技大学学报 第35卷 2.3诱变菌株遗传稳定性实验 量浓度相比（分别为49.50、57.85和49.23mgL-1), 将获得的5株脱硅效果较好的诱变菌株UV- 连续培养7代后，浸出上清液中SO2的质量浓度均 2、UV-3、UV-4、NTG-1和NTG-5与出发菌株HJ07 明显降低（分别为47.25、53.75和47.81mgL-1),说 分别转接到液体培养基中，连续培养7代，分别测 明诱变菌株UV-3、UV-4与NTG-1的浸矿脱硅的遗 定第1代、第4代与第7代的各菌株上清液中SiO2 传性能不稳定：UV-2与NTG-5各代菌株浸出上清 的质量浓度，结果见表3.由表3可知：诱变前HJ07 液中SiO2的质量浓度变化幅度较小，分别为50和 菌株的脱硅能力最低，浸出液中SO2的质量浓度 49mgL-1左右，说明诱变菌株UV-2与NTG-5的 为40mgL-1左右：诱变菌株UV-3、UV-4和NTG-1 浸矿脱硅的遗传性能稳定.故确定UV-2与NTG-5 脱硅能力较出发菌株HJ07有较大提高，但与UV- 为浸矿脱硅菌株 3、UV-4和NTG-1的第1代菌株上清液中SiO2的质 表2UV及NTG诱变后菌株、原菌株(CK)的生长稳定期与脱硅能力 Table 2 Growth stable phases and desiliconization capability of UV and NTG mutant strains and the original strain(CK) 菌株 CK UV-1 UV-2 UV-3 UV-4 UV-5 NTG-1 NTG-2 NTG-3 NTG-4 NTG-5 稳定期/h 9690 727868 84 78 82 90 84 72 Si02质量浓度/(mgL-1)40.048.250.650.258.345.6 49.7 46.8 45.5 46.3 48.7 表3不同诱变菌株培养不同代后上清液中SO2的质量浓度遗传稳定性测定结果 Table 3 Genetic stability results of SiO2 mass concentration in leachates of different mutant strains after culturing different generations 菌株 HJ07 UV-2 UV-3 UV-4 NTG-1 NTG-5 第1代菌株上清液中SiO2的质量浓度/(mgL-1) 40.20 50.46 49.50 57.85 49.23 48.55 第4代菌株上清液中SiO2的质量浓度/(mgL-1) 40.67 50.60 48.56 54.26 48.26 48.75 第7代菌株上清液中SiO2的质量浓度/(mg-L-1) 40.78 50.79 47.25 53.75 47.81 49.13 2.4诱变菌株对铝土矿的浸出效果 质量浓度随时间的变化曲线.从图3可以看出，在 用UV-2、NTG-5和出发菌株HJ07浸出铝土 整个浸出过程中，浸出液中SO2的质量浓度随浸 矿，实验测定了浸出过程中各细菌的生长曲线及浸 出时间的变化规律大致可以分为持续快速增加期、 出液的pH值、黏度与SiO2的质量浓度. 平缓增加期与停滞期三个阶段，但在不同的浸出体 系中，SO2质量浓度的增加幅度与进入稳定期的时 图2为浸矿体系中实验菌株细菌数量(N)的 间有所差异.接种了出发菌株HJ07的浸出体系中， 对数随时间的增长情况.图2结果表明，出发菌株 HJ07经过紫外与NTG诱变后，诱变菌株在浸矿体 9.0 系中的生长速度与细菌数量明显要比出发菌株的快 8.5 和大，H07、UV-2和NTG-5分别培养7、5和6d 后进入生长稳定期，浸出12d后，UV-2与NTG-5 8.0 的细菌浓度要比HJ07高一个数量级左右，说明诱 7.5 变菌种能更适应于浸矿环境.与在纯液体发酵培养 0 ◆一HJ07 基中的细菌稳定期（表2）比较，各实验菌株达到生 7.0 ●-NTG-5 长稳定期的时间均有所延长，主要原因是浸矿体系 ▲一UV-2 培养基中无氮源且含有对细菌生长有抑制作用的微 6.5 量重金属元素.实验研究表明：氨源有利于促进细 菌的生长，但该类菌种在有氮培养体系中产酸与产 6.0 567 89101112 多糖的能力明显要比在无氮矿物培养体系中的能力 时间/d 弱，而浸出体系中细菌所产生的代谢产物是矿物降 解风化的关键因素之一 图2采用不同实验菌株浸矿时细菌的生长曲线 Fig.2 Bacterial growth curves when different experimental 图3为采用不同菌株浸矿后浸出液中SO2的 strains were used to leach minerals· 1272 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 2.3 诱变菌株遗传稳定性实验 将获得的 5 株脱硅效果较好的诱变菌株 UV- 2、UV-3、UV-4、NTG-1 和 NTG-5 与出发菌株 HJ07 分别转接到液体培养基中，连续培养 7 代，分别测 定第 1 代、第 4 代与第 7 代的各菌株上清液中 SiO2 的质量浓度，结果见表 3. 由表 3 可知：诱变前 HJ07 菌株的脱硅能力最低，浸出液中 SiO2 的质量浓度 为 40 mg·L −1 左右；诱变菌株 UV-3、UV-4 和 NTG-1 脱硅能力较出发菌株 HJ07 有较大提高，但与 UV- 3、UV-4 和 NTG-1 的第 1 代菌株上清液中 SiO2 的质 量浓度相比 (分别为 49.50、57.85 和 49.23 mg·L −1 )， 连续培养 7 代后，浸出上清液中 SiO2 的质量浓度均 明显降低 (分别为 47.25、53.75 和 47.81 mg·L −1 )，说 明诱变菌株 UV-3、UV-4 与 NTG-1 的浸矿脱硅的遗 传性能不稳定；UV-2 与 NTG-5 各代菌株浸出上清 液中 SiO2 的质量浓度变化幅度较小，分别为 50 和 49 mg·L −1 左右，说明诱变菌株 UV-2 与 NTG-5 的 浸矿脱硅的遗传性能稳定. 故确定 UV-2 与 NTG-5 为浸矿脱硅菌株. 表 2 UV 及 NTG 诱变后菌株、原菌株 (CK) 的生长稳定期与脱硅能力 Table 2 Growth stable phases and desiliconization capability of UV and NTG mutant strains and the original strain (CK) 菌株 CK UV-1 UV-2 UV-3 UV-4 UV-5 NTG-1 NTG-2 NTG-3 NTG-4 NTG-5 稳定期/h 96 90 72 78 68 84 78 82 90 84 72 SiO2 质量浓度/(mg·L−1 ) 40.0 48.2 50.6 50.2 58.3 45.6 49.7 46.8 45.5 46.3 48.7 表 3 不同诱变菌株培养不同代后上清液中 SiO2 的质量浓度遗传稳定性测定结果 Table 3 Genetic stability results of SiO2 mass concentration in leachates of different mutant strains after culturing different generations 菌株 HJ07 UV-2 UV-3 UV-4 NTG-1 NTG-5 第 1 代菌株上清液中 SiO2 的质量浓度/(mg·L−1 ) 40.20 50.46 49.50 57.85 49.23 48.55 第 4 代菌株上清液中 SiO2 的质量浓度/(mg·L−1 ) 40.67 50.60 48.56 54.26 48.26 48.75 第 7 代菌株上清液中 SiO2 的质量浓度/(mg·L−1 ) 40.78 50.79 47.25 53.75 47.81 49.13 2.4 诱变菌株对铝土矿的浸出效果 用 UV-2、NTG-5 和出发菌株 HJ07 浸出铝土 矿，实验测定了浸出过程中各细菌的生长曲线及浸 出液的 pH 值、黏度与 SiO2 的质量浓度. 图 2 为浸矿体系中实验菌株细菌数量 (N) 的 对数随时间的增长情况. 图 2 结果表明，出发菌株 HJ07 经过紫外与 NTG 诱变后，诱变菌株在浸矿体 系中的生长速度与细菌数量明显要比出发菌株的快 和大，HJ07、UV-2 和 NTG-5 分别培养 7、5 和 6 d 后进入生长稳定期，浸出 12 d 后，UV-2 与 NTG-5 的细菌浓度要比 HJ07 高一个数量级左右，说明诱 变菌种能更适应于浸矿环境. 与在纯液体发酵培养 基中的细菌稳定期 (表 2) 比较，各实验菌株达到生 长稳定期的时间均有所延长，主要原因是浸矿体系 培养基中无氮源且含有对细菌生长有抑制作用的微 量重金属元素. 实验研究表明：氮源有利于促进细 菌的生长，但该类菌种在有氮培养体系中产酸与产 多糖的能力明显要比在无氮矿物培养体系中的能力 弱，而浸出体系中细菌所产生的代谢产物是矿物降 解风化的关键因素之一. 图 3 为采用不同菌株浸矿后浸出液中 SiO2 的 质量浓度随时间的变化曲线. 从图 3 可以看出，在 整个浸出过程中，浸出液中 SiO2 的质量浓度随浸 出时间的变化规律大致可以分为持续快速增加期、 平缓增加期与停滞期三个阶段，但在不同的浸出体 系中，SiO2 质量浓度的增加幅度与进入稳定期的时 间有所差异. 接种了出发菌株 HJ07 的浸出体系中， 图 2 采用不同实验菌株浸矿时细菌的生长曲线 Fig.2 Bacterial growth curves when different experimental strains were used to leach minerals