微生物冶金的基础研究

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1、项目名称:首席科学家:起止年限:依托部门:微生物冶金的基础研究邱冠周中南大学教育部研究内容和课题设置研究内容的调整根据本项目前两年项目任务书的要求，积极开展了研究工作，全面完成了前两年的预期目标，在某些研究领域取得了突破性的进展，为今后的研究工作奠定了基础。各课题所取取得主要工作进展以及对今后三年研究内容的调整如下：课题1:原生硫化矿高效浸矿菌种选育的基础研究在前2年研究的基础上，后3年主要针对原生硫化矿浸出速度慢、浸出率低的难题，围绕浸矿微生物生态规律、遗传与代谢调控机制和菌种选育开展如下研究:1.2.3.高活性和耐高温浸矿微生物功能基因组学研究：从基因水平上阐明A储对这些与浸矿作用直接相

2、关因子的应答机理；进一步阐明已发现的一些与浸矿作用直接相关的基因的功能及其调控网络。浸矿体系微生物群落结构与功能活动以及微生物种群之间相互作用：研究不同浸出体系中浸矿微生物群落结构与功能的差异以及浸出过程中微生物群落演替与功能变化规律，阐明这些微生物群落结构与功能活动的调控机制以及微生物种群之间相互作用的规律;构建第二代浸矿微生物功能基因芯片和群落基因组芯片。原生硫化矿浸矿专属菌种快速筛选：从已有菌种库中进行菌种与菌群的快速筛选，获得针对低品位硫化矿生物提取的高效菌种15株以上以及针对不同矿物种类和浸矿环境的优化菌群10组以上；从西部地区开展高温菌的分离、纯化和筛选工作，完善已有的菌种资源库

3、；此外，还将对磁选育细菌这一新的领域继续开展深入研究，从分子水平上阐明A備生成磁小体的机理。课题2:毒性离子抗性菌种的遗传特性及基因改造1.利用蛋白质组学理论和方法，研究中度嗜热自养细菌的耐碑机制，指导高效抗神菌种构建和浸矿过程控制。2.综合运用基因改造、抗性驯化等多种手段，选育抗神、抗汞等毒性离子抗性菌系。1.将克隆到的有机质代谢关键酶基因导入自养细菌中，研究工程菌中有机质代谢的变化及其与浸矿能力的关系。2.建立高效抗性菌种选育理论，培育高效抗重金属离子的菌株9・门株。3.研究复合浸矿菌群的作用规律，建立优化控制策略。课题3:硫化矿生物预氧化体系复杂界面作用按照课题任务书的总体目标及中期评

4、估的意见，将后三年的研究内容细化为四方面。1.中等耐温菌浸出高碑金精矿的机理研究：细菌浸出过程中矿物组成的变化；细菌浸出反应的电化学；雄黄和雌黄单矿物细菌浸出的宏观化学过程。2.细菌生物膜的界面作用机制与氧化活性调控：细菌生物膜的形成机制；细菌生物膜的组成与结构；细菌生物膜的生长和氧化活性。3.转鼓式反应器的流场、多相传递和放大规律：矿浆中新流场作用下细菌的生长规律；矿浆中颗粒运动作用下细菌的生长规律；转鼓式反应器的结构与混合和传递参数的关联。4.细菌浸出含碑金精矿的反应强化：细菌固定化床的结构、流动与细菌生长和传递的关联；细胞固定化反应床的浸矿强化。课题4:硫化矿微生物浸出体系复杂界面作用

5、本课题后三年的研究工作将在原计划的基础上，主要进行以下几方面的研究工作：1.深入研究浸矿微生物与硫化矿物的界面物化作用：浸矿体系中细菌和矿物颗粒的双电层结构；细菌与矿物相互作用过程中的相互作用能量；浸矿过程中的界面电化学作用机制；细菌膜外介导层•胞外多聚物。2.增加浸矿微生物铁氧化系统蛋白质的研究：铁氧化系统中主要蛋白质的纯化表达；蛋白质的组装和与金属离子的相互作用；蛋白质间相互作用，揭示其电子传递的规律。1.增加浸矿微生物硫氧化系统蛋白质的研究：硫氧化系统中主要蛋白质的纯化表达；蛋白质的组装和与离子的相互作用；蛋白质间相互作用，揭示其电子传递的规律。2.系统地进行硫化矿微生物浸出体系复杂界

6、面作用：胞外电子传递和矿物性质的改变；微生物胞内电子传递和微生物的能量代谢。课题5:微生物浸出体系多因素强关联本课题后三年的研究工作将在原计划的基础上，主要进行以下几方面的研究工1.增加物化因素对微生物浸出体系中热量传递的影响规律的研究：浸矿体系热量平衡理论；浸出体系热量影响因素；浸出体系热量传递规律。2.加大堆浸微生物种群特点与演替规律研究力度：矿堆微生物生态调查与优势菌群分布特点；关键物理化学因素对微生物种群演替的影响；微生物群落在不同浸出阶段的消长规律。3.细化多因素作用下生物堆浸关联规律研究方向：多因素关联下细菌浸出体系温度场分布特征；多因素关联下细菌浸出体系浓度场及浸出率分布特征；

7、多因素关联下细菌浸出体系渗流场分布特征。4.强化浸出技术原型研究：地表筑堆及布液工业参数优化；浸出体系供氧调控机制；优势菌种在浸矿过程的应用与控制；浸出体系温度控制模式。课题6:微生物浸出液富集、分离、纯化的基础研究在原计划内容不变的基础上，建议增加：1.有菌金属离子热力学与有菌溶液中铁水解动力学研究：查明有菌浸出液分离净化过程有菌金属离子溶液热力学参数的变化规律，找到有菌溶液中影响铁水解的关键因素，获得铁水