氧化亚铁硫杆菌紫外线诱变及对低品位黄铜矿的浸出
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第 ２ 卷第 １ ５ 期
２Ｏ ０ ５年 ０ ２月
矿 冶 工 程
Ｍ Ｉ Ｉ Ｇ ＮＤ Ｅ Ｎ Ｎ Ａ Ｍ ＴＡ Ｉ 】 Ｉ ＾ＲＧＩ Ｉ ＣＡ ｉ ｎ 田 『 Ｇ 团 Ｒ Ｇ
ＶHale Waihona Puke Baidu ．５ № ２ １２ Ｆ ｂ ｒｒ ０ ５ ｅ ｕ ａｖ２ ０
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Ｆ２浓度 。细菌活性可按 下式计算 ： ｅ
Ａ＝
其 中 Ａ为所测 的细菌活性 ，／Ｌ ｈ ； 。 略 ｇ（ ．） Ｃ 为 初始浓
度， 略 Ｃ为 最终浓度 。 ４ ）浸 矿试 验 。本试 验 采用 ２０ｍ ０ Ｌ的三 角瓶 ， 接
入 ｐ ２ 右 的无铁 ９ Ｈ＝ 左 Ｋ培养 基 ５ Ｌ 加入 ２ ５ｇ Ｏｍ ， ． 人 工混合矿样 ， 分别 接入 ５ｍ Ｌ耐铜离子 的原始 ＴＹ菌或 紫外诱变后 的 ＴＹ菌菌种 ， 放置 于频率为 １０ｒ ｉ、 ２ ｒｎ 温 ／ ａ 度为 ３ ０℃的恒温 振荡器上进行试 验 ， 每天测 １ 次溶液
用于工业生产 提供依 据 ， 同时 为其 它浸 矿 细菌 的改 良
和优化提供新 的方法 。
１ 紫外线辐照诱变育种的遗传学原理
细菌体 内的每一步 生化反应过 程 的正 常运转 都要
始阶段 。诱变 育种手段成为 目前对浸矿菌种 进行性能 改 良的首选方法 ， 有可 能 获得 技术 突破 。但 国 内外 在 诱变育种这方 面的研 究仍 不充 分 ， 浸矿 细 菌诱 变育 对
紫外 线是一 种最常用 的 、 简便 有效 的物理诱 变剂 ，
其作 用波长 主要 集 中在 ２５ｎ ５ ／ ｎ附近 ， 与一般 细菌 的 这
ｍ， Ｌ即为单菌落悬浮液 ， 用于紫外诱变研究。
３ ）细菌活性 的测定 。采用 Ｆ 氧化 速 率法 测定 ｅ 菌种活性 。将 菌液恒 温 ３ ０℃充 气 培养 ２ｈ 测 菌液 中 ，
Ｔ ｅ ｒｓ ｔ ｈ ｗ ｔａ ｅｕ ｍｖｏｅ－ ａ ｉｔ ｎ ｃ ｎｍａ ｅｂ ｃｅｉｍ ｍｕ ｔ ｂ ｉｕ ｌ ｏ ｉ ｒｖ ｔ ｉ— ｃｉｉ ｈ ｅｕｓ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｈ ｉｌｔｍｙｒｄａｉ ａ ｋ ａ ｔｒ ｌ ｈ ｏ ｕ Ｔ Ｙ ｔ ｅ ｏ ｖｏ ｓｙｔ ｍｐ ｏ ｅｉ ｂｏ ａ ｔ ｔ ａ ｓ ｖ ｙ．Ｃ ｍ— ｏ
的生物浸 出细菌 。
谷 、 中 、 山 、 冲还有近 ６Ｏ万 ｔ 滨 保 腾 Ｏ 的金 属 量 ， 中含 其
有大量 的原 生铜矿 。本 文根据细菌浸 出硫化铜矿 存在 的实际 问题 ， 以提 高细 菌浸 出黄 铜 矿浸 出率 及 浸 出速 率为 目的 ， 图通过 对一 株优 势 氧化 亚铁 硫杆 菌 （ 试 ＴＹ
摘
要： 介绍 了紫外线辐照诱变原理。对一株优势氧化亚铁硫杆菌 ＴＹ菌进行 了诱变试验 ， 研究 了诱 变 ＴＹ菌对黄铜矿的浸 出效
果 。结果表明， 紫外线辐照能够对浸矿细菌 ＴＹ菌产生明显的变异 ， 提高 ＴＹ菌菌种的活性。诱变 ＴＹ菌对黄铜矿的浸出率 比原始 ＴＹ菌提高了 ４ ％以上 ， ６ 到达浸出终点的时间比原始菌缩短 了５ ０ｄ诱变 ＴＹ菌能更好地氧化浸出黄铜矿 。 —１ ，
①
依 赖 于生物 体 内高效 的生 物催 化 剂—— 酶 的作 用 ， 而
每种催化酶 又是 由生物 体的特定 的基 因来编码 的 。基 因变异既可 以是基 因突 变 引起 的 ， 又可 以是通 过体 内
收稿 日期 ： ０４１． ２０－ １ ０ ２ 作者 简介 ： 徐晓 军 （９０ ， ， 江杭 州人 ， 士 ， 授 ， 士生 导师 。 １ 一）男 浙 ６ 博 教 博
联、 胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用以及胸腺嘧啶二聚体
的形成 等多种变化 。其主要作用 是胸腺 嘧啶二聚体 的 形成 ＿ 。这种胸 腺嘧 啶二 聚体 的存在 ， 以带来 Ｄ Ａ ５ 可 Ｎ 分子 构型的扭 曲 ， 而影 响 它 的正 常复 制 、 录 ， 重 从 转 严
时可导致个 体死亡 ， 在一 般情况下 则可 能使 Ｄ Ａ的复 Ｎ
浸矿细菌 的育 种方 法 主要 有 驯化 育种 、 理 和化 物 学诱 变育 种 以及 基 因 工 程育 种 ３种 Ｉ。驯 化 育 种 耗 ２ Ｊ 时、 低效 ， 而基 因育种 工 程复杂 ， 尚处 于技 术开 发初 且
菌 ） 用紫外线诱变 改 良其浸矿 特性 ， 采 实现对铜矿 物浸 出率及浸 出速率 的提 高 ， 为细菌 浸铜 等 技术 更好 的应
种方面 的研 究报道还较 少见 。 我 国低 品位铜矿 资 源较 为 丰富 ， 合 采用 生物 浸 适 出Ｉ。例 如云南省 蕴藏 大 量 的低 品位 铜矿 资 源 ， 门 ４ Ｊ 易 矿务 局 大 红 山铜 矿 就 有 ２ ． ９ １万 ｔ 属 量 ， 他 如 景 金 其
由于嗜热嗜 酸菌 自身 和 工艺等 方 面 的问题 ， 目前 氧化 亚铁硫杆菌仍 是一种 最 重要 的 、 已被 广泛 研究 和应 用
ｐ ｒ ｅｏｉ ａ ａ ｔｒｕ Ｔ Ｙ，ｔｅｂｏ ｌａ ｈｎ ａｅｏ ｏ ｐ ｒｓｌｉｅ ｙｔ ｅｍｕ ｔ ａ ｔｒｕ Ｔ Ｙ ｎ ｒａｅ ｂ ６％ ， ￣ｅ ｔ ｔ ｒ ｄ ｏｈ ｎ ｌｂ ｃｅｉｍ ｈ ｉ－ｅ ｃ ｉ ｇｒｔ ｆ ｐ ｅ ｕｆｄ ｓｂ ｔ ｅ ｂ ｃｅｉｍ ｉｃｅ ｓ ｙ４ ｃ ｈ ａｄ ｈ ｅ ｃ ｉｇｐ ｉ ｆ ａｃ ｐ ｒ ｅｒｄ ｃ ｂ ｔｅ ｌａ ｈｎ ｒ ｄ ｏ ｈ ｌｏ ｙｉ ｅ ｕ ｅ ｙ５～ １ ａ ｓ ｔｉｄｃ ｔ ａ ｅｍｕ ｔ ａ ｔｒ ｍ ｈ ｓａｂ ｔ ｒｂｏ ｌａ ｈ ｅ ｏ ｃ ｔ ｓ ０ ｄ ｙ ．Ｉ ｎ ｉ ｅ ｔ ｔ ｔ ｅ ｂ ｃｅ ｕ Ｔ Ｙ ａ ｅｔ ｉ—ｅ ｃ — ａｓ ｈ ｔ ｈ ａｄ ｉ ｅ ｉｇ ｅ ｅ ｔ ｎ ｃ ｐ ｒｓ ｌｈｄ ． ｎ ｆ ｃ ｏ ｐ ｕｐ ｉｅ ｏ ｅ ｓ
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生物湿法冶金现 已成 为矿物 资源加 工 的主要技术 之一 ， 具有流程短 、 工艺简单 、 易操 作 、 资少 、 投 能耗 小 、 成本低 和对环境 友好等优点 。虽 然用嗜热嗜 酸高温 Ｊ 菌氧化浸 出硫 化矿在 国 内外 已得 到 了研究 和 应用 ， 但
制产 生差错 从而 引起诱 变效应 。 当剂量选择 和细菌样
品处理适 当时 ， 可能导致 遗传基 因发生变异 ， 从而创造
新基 因引起 体 内生化途径 的改 变 ， 生新型菌株 。 产
ｐ Ｈ值 、 细菌浓度及 每 ５ｄ １ 测 次溶液 Ｃ ２浓度 。 ｕ
（ ．ＱｎＤ ｏＵ ｉｒｔ ｏ ｃ ｎｅ ｎ ｎｉ ｅｎ Ｑｎｄｏ２６ ３ ， ｈ ｎｏｇ ｈｎ ２ Ｋ ｎ ｉ ｎ ｒｔ ｏ Ｓｉ ｃ １ ｉ ａ ｎ ｅ ｉ ｉ ｃ ａ ｄＥ ｇ ｅ ｇ， ｉ ａ ６０ ３ Ｓａｄ ｎ ，Ｃ ｉ ｇ ｖ ｓｙ ｆＳ ｅ ｎｒ ｉ ｇ ａ； ． ｕｍ ｎ Ｕ ｉｓ ｙｆ ｃ ｎｅ ｇ ｖ ｉ ｅ ｅ ａｄＴｃｎｌ ｙ ｕｍ ｎ ５０ ３ ｕｎ ｎ ｈ ａ ｎ ｅ ｏ ｇ ，Ｋ ｎ ｉ ６０９ ，Ｙｎａ ，Ｃ ｉ ） ｈ ｏ ｇ ｎ
氧化 亚铁 硫杆 菌紫外 线诱变 及对低 品位 黄铜矿 的浸 出
徐 晓军 ， 孟运 生 宫 ， 磊 蒋金 娥 ，
（． 岛理工 大学 环境 与市政 工程 学 院 。 １青 山东 青岛 ２６３ ； ． 明理 工大学 环境 科学 与工 程学 院 ，云南 昆明 ６０９ ） ６０３ ２ 昆 ５０３
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第 １ 期
徐 晓军 等 ： 氧化亚 铁硫 杆菌 紫外 线诱 变及对 低 品位 黄铜矿 的浸 出
重组 或附加体等外 源物质 的整合 引起 Ｄ Ａ改变 ， 而 Ｎ 从
创造 新基 因引起 体 内生化途 径 的改变 ， 产生新 型菌株 。 基 因突变是诱 变 育种 的理 论 基础 ， 因突变 的原 基 因是 多种多样 的 ， 可 以是 自发 的或诱 发 的 ， 时 ， 它 同 诱 变 又可 以分为点 突变和 畸变 。基 因突变 的具体类型 可 概括 为碱 基 的置换 、 移码 突变和染 色体畸变 ＿ 。 ５ ］
现在所采用的氧化亚铁 硫杆菌 菌种大都 是从 自然 界分离驯化 获得 的 ， 在浸矿周期 长、 存 生长速 度慢 、 氧化 能力 弱、 适应力差 等问题 ， 影响 了用氧化 亚铁硫 杆菌进 行生物浸矿 的应用和发展 ， 因此如何对氧化亚铁硫杆菌 菌种进行改 良和育种 已成为 目前岌待解决 的重要 问题 。
关 键词 ： 氧化 亚 铁硫 杆菌 ； 外线诱 变 ； 紫 细菌 浸 出 ； 黄铜 矿
中图分类号：Ｆ８ Ｔ １
文献标识码 ： Ａ
文章编号：２３ ６９ （０５０ — ０４ ｏ ０５ — ０９２０ ）１ ０３ 一 ４
Ｂａ ｔ ｒ ｕ ｆ Ｍ ｕ ａ ｅ ｙ Ｕｌｒ ｖ ｏ ｅ — ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｍ Ｔ ｔ ｔ ｄ ｂ ｔ ａ ｉ ｌ ｔｒ ｙ ａ ｄ
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２ 细菌 的诱 变试验 。选 用耐铜驯化后 的优势原始 ）
ＴＹ 菌接种到 固体 ９ Ｋ培养基 上 ， 恒温 ３ ０℃培养 ， 待其长
出菌落后 ， 出单菌落分 别将 其接 入装有 １ Ｌ９ 挑 ０ｍ Ｋ培养
基的小试管 中， 恒温培养至细菌生长达到对数期 ， 菌液 对 进行离心 ， 得到无铁细胞悬浮液 ， 将悬浮液用生理盐水进 行稀释 ， 显微镜 进行计 数 ， 用 调整细 胞浓度 约为 ｌ 个／
Ｄ Ａ吸收光谱 相一致 ， 以有较 强 的杀菌作用 。 Ｎ 所
紫外线对细 菌 的有害作用 是 由于细胞 中很 多物质 吸 收紫外 线 。核 酸 、 嘌呤 、 嘧啶对 紫外线辐 射吸收能力 特 别强 。Ｄ Ａ和 Ｒ Ａ的吸收峰在 ２０ｎ 、 白质 的吸 Ｎ Ｎ ６ ｎ蛋 ／ 收峰 在 ２０ ｎ ， 以紫外 线 可 引 起诸 如 Ｄ Ａ链 的断 ８ ／ 所 ｎ Ｎ 裂 、Ｎ Ｄ Ａ分 子 内和分 子 间 的交 联 、 酸 与 蛋 白质 的交 核
第 ２ 卷第 １ ５ 期
２Ｏ ０ ５年 ０ ２月
矿 冶 工 程
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度， 略 Ｃ为 最终浓度 。 ４ ）浸 矿试 验 。本试 验 采用 ２０ｍ ０ Ｌ的三 角瓶 ， 接
入 ｐ ２ 右 的无铁 ９ Ｈ＝ 左 Ｋ培养 基 ５ Ｌ 加入 ２ ５ｇ Ｏｍ ， ． 人 工混合矿样 ， 分别 接入 ５ｍ Ｌ耐铜离子 的原始 ＴＹ菌或 紫外诱变后 的 ＴＹ菌菌种 ， 放置 于频率为 １０ｒ ｉ、 ２ ｒｎ 温 ／ ａ 度为 ３ ０℃的恒温 振荡器上进行试 验 ， 每天测 １ 次溶液
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１ 紫外线辐照诱变育种的遗传学原理
细菌体 内的每一步 生化反应过 程 的正 常运转 都要
始阶段 。诱变 育种手段成为 目前对浸矿菌种 进行性能 改 良的首选方法 ， 有可 能 获得 技术 突破 。但 国 内外 在 诱变育种这方 面的研 究仍 不充 分 ， 浸矿 细 菌诱 变育 对
紫外 线是一 种最常用 的 、 简便 有效 的物理诱 变剂 ，
其作 用波长 主要 集 中在 ２５ｎ ５ ／ ｎ附近 ， 与一般 细菌 的 这
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３ ）细菌活性 的测定 。采用 Ｆ 氧化 速 率法 测定 ｅ 菌种活性 。将 菌液恒 温 ３ ０℃充 气 培养 ２ｈ 测 菌液 中 ，
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的生物浸 出细菌 。
谷 、 中 、 山 、 冲还有近 ６Ｏ万 ｔ 滨 保 腾 Ｏ 的金 属 量 ， 中含 其
有大量 的原 生铜矿 。本 文根据细菌浸 出硫化铜矿 存在 的实际 问题 ， 以提 高细 菌浸 出黄 铜 矿浸 出率 及 浸 出速 率为 目的 ， 图通过 对一 株优 势 氧化 亚铁 硫杆 菌 （ 试 ＴＹ
摘
要： 介绍 了紫外线辐照诱变原理。对一株优势氧化亚铁硫杆菌 ＴＹ菌进行 了诱变试验 ， 研究 了诱 变 ＴＹ菌对黄铜矿的浸 出效
果 。结果表明， 紫外线辐照能够对浸矿细菌 ＴＹ菌产生明显的变异 ， 提高 ＴＹ菌菌种的活性。诱变 ＴＹ菌对黄铜矿的浸出率 比原始 ＴＹ菌提高了 ４ ％以上 ， ６ 到达浸出终点的时间比原始菌缩短 了５ ０ｄ诱变 ＴＹ菌能更好地氧化浸出黄铜矿 。 —１ ，
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每种催化酶 又是 由生物 体的特定 的基 因来编码 的 。基 因变异既可 以是基 因突 变 引起 的 ， 又可 以是通 过体 内
收稿 日期 ： ０４１． ２０－ １ ０ ２ 作者 简介 ： 徐晓 军 （９０ ， ， 江杭 州人 ， 士 ， 授 ， 士生 导师 。 １ 一）男 浙 ６ 博 教 博
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种方面 的研 究报道还较 少见 。 我 国低 品位铜矿 资 源较 为 丰富 ， 合 采用 生物 浸 适 出Ｉ。例 如云南省 蕴藏 大 量 的低 品位 铜矿 资 源 ， 门 ４ Ｊ 易 矿务 局 大 红 山铜 矿 就 有 ２ ． ９ １万 ｔ 属 量 ， 他 如 景 金 其
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氧化 亚铁 硫杆 菌紫外 线诱变 及对低 品位 黄铜矿 的浸 出
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第 １ 期
徐 晓军 等 ： 氧化亚 铁硫 杆菌 紫外 线诱 变及对 低 品位 黄铜矿 的浸 出
重组 或附加体等外 源物质 的整合 引起 Ｄ Ａ改变 ， 而 Ｎ 从
创造 新基 因引起 体 内生化途 径 的改变 ， 产生新 型菌株 。 基 因突变是诱 变 育种 的理 论 基础 ， 因突变 的原 基 因是 多种多样 的 ， 可 以是 自发 的或诱 发 的 ， 时 ， 它 同 诱 变 又可 以分为点 突变和 畸变 。基 因突变 的具体类型 可 概括 为碱 基 的置换 、 移码 突变和染 色体畸变 ＿ 。 ５ ］
现在所采用的氧化亚铁 硫杆菌 菌种大都 是从 自然 界分离驯化 获得 的 ， 在浸矿周期 长、 存 生长速 度慢 、 氧化 能力 弱、 适应力差 等问题 ， 影响 了用氧化 亚铁硫 杆菌进 行生物浸矿 的应用和发展 ， 因此如何对氧化亚铁硫杆菌 菌种进行改 良和育种 已成为 目前岌待解决 的重要 问题 。
关 键词 ： 氧化 亚 铁硫 杆菌 ； 外线诱 变 ； 紫 细菌 浸 出 ； 黄铜 矿
中图分类号：Ｆ８ Ｔ １
文献标识码 ： Ａ
文章编号：２３ ６９ （０５０ — ０４ ｏ ０５ — ０９２０ ）１ ０３ 一 ４
Ｂａ ｔ ｒ ｕ ｆ Ｍ ｕ ａ ｅ ｙ Ｕｌｒ ｖ ｏ ｅ — ａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｍ Ｔ ｔ ｔ ｄ ｂ ｔ ａ ｉ ｌ ｔｒ ｙ ａ ｄ
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２ 细菌 的诱 变试验 。选 用耐铜驯化后 的优势原始 ）
ＴＹ 菌接种到 固体 ９ Ｋ培养基 上 ， 恒温 ３ ０℃培养 ， 待其长
出菌落后 ， 出单菌落分 别将 其接 入装有 １ Ｌ９ 挑 ０ｍ Ｋ培养
基的小试管 中， 恒温培养至细菌生长达到对数期 ， 菌液 对 进行离心 ， 得到无铁细胞悬浮液 ， 将悬浮液用生理盐水进 行稀释 ， 显微镜 进行计 数 ， 用 调整细 胞浓度 约为 ｌ 个／
Ｄ Ａ吸收光谱 相一致 ， 以有较 强 的杀菌作用 。 Ｎ 所
紫外线对细 菌 的有害作用 是 由于细胞 中很 多物质 吸 收紫外 线 。核 酸 、 嘌呤 、 嘧啶对 紫外线辐 射吸收能力 特 别强 。Ｄ Ａ和 Ｒ Ａ的吸收峰在 ２０ｎ 、 白质 的吸 Ｎ Ｎ ６ ｎ蛋 ／ 收峰 在 ２０ ｎ ， 以紫外 线 可 引 起诸 如 Ｄ Ａ链 的断 ８ ／ 所 ｎ Ｎ 裂 、Ｎ Ｄ Ａ分 子 内和分 子 间 的交 联 、 酸 与 蛋 白质 的交 核