摘要
异化铁还原作用(Dissimilatory iron reduction)是指微生物以Fe(Ⅲ)为终端电子受体所进行的无氧呼吸过程，该过程耦合着有机或无机电子供体的氧化，可释放能量。异化铁还原作用与铁的生物氧化作用，共同构成了微生物铁呼吸，而铁呼吸被认为可能是地球生命最早的呼吸形式。异化铁还原微生物广泛存在于土壤、湖泊、河流及海洋沉积物等环境中，同时异化铁还原过程影响着相应金属元素的地球化学循环和有机物的降解，一直是生物地球化学和环境科学领域的热点问题。 深海具有高静水压力的特点，相应的异化铁还原过程是否会受到压力的影响？前人已经选择某些特征性的异化铁还原菌开展了初步的工作，探讨了压力对于异化铁还原速率、代谢过程和产物的影响，但高压条件下铁同位素的分馏信息尚属空白。本文以Shewanella piezotolerans WP3和Shewanella oneidensis MR-1作为实验菌株，以水铁矿作为铁源，研究了不同压力(0.1MPa、5 MPa、15 MPa和30MPa)下的铁还原速率及铁同位素分馏效应。 (1)异化铁还原过程中，溶液态的二价铁的比例较高，甚至全部为二价铁，吸附态的二价铁的比例较低。常压下，Shewanella piezotolerans WP3和Shewanella oneidensis MR-1的铁还原速率均比静水压力条件下的铁还原速率高;与Shewanella oneidensis MR-1枢比，Shewanella piezotolerans WP3对压力更敏感，铁还原速率受到压力的影响更为明显。(2)静水压力下，Shewanella piezotolerans WP3和Shewanella oneidensis MR-1还原产生的Fe(Ⅱ)aq具有较低的δ 56Fe值;相比于初始水铁矿，Fe(Ⅱ)aq富集铁的轻同位素，压力对细菌异化铁还原产生的铁同位素分馏没有明显的影响。(3)由于Fe(Ⅱ)aq和水铁矿的比值不同，Shewanella piezotolerans WP3的铁还原速率比Shewanella oneidensis MR-1小，但Shewanella piezotolerans WP3产生铁同位素分馏程度更大。(4)铁还原菌与铁氧化物或氢氧化物之间产生的铁同位素分馏具有相似性，不同的细菌和含铁矿物之间可能存在相同的铁同位素分馏机制。
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