Growth of microaerophilic Fe(II)‐oxidizing bacteria using Fe(II) produced by Fe(III) photoreduction
Growth of microaerophilic Fe(II)‐oxidizing bacteria using Fe(II) produced by Fe(III) photoreduction
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利用 Fe(III) 光还原产生的 Fe(II) 培养微需氧 Fe(II)â 氧化细菌
作者：
Lueder;Maisch;Jørgensen;Druschel;Schmidt;Kappler
铁（II）（Fe（II））可以通过非生物Fe（III）光还原形成，特别是当Fe（III）有机络合时。受光影响的环境通常与好氧或微氧地球化学条件重叠甚至一致，例如在沉积物中。到目前为止，尚不清楚微需氧Fe（II）氧化细菌是否能够使用Fe（III）光还原产生的Fe（II）作为电子供体。在这里，我们提出了一个适应的建立琼脂稳定梯度管的方法相比，液体培养微需氧铁（II）氧化微生物的培养，通过使用水铁矿-柠檬酸盐混合物进行Fe（III）光还原作为Fe（II）源。我们用安培和伏安微电极定量氧和Fe（II）梯度，并通过16 S rRNA基因的qPCR评估微生物生长。我们表明，当在蓝光或UV光（400-530 nm或350-400 nm）中孵育时，在梯度管中形成溶解的Fe（II）的梯度（最大Fe（II）浓度为1.25 mM）。各种微需氧Fe（II）氧化细菌（弯孢菌属（Curvirobium sp.）和Gallionellasp.）通过氧化由Fe（III）光还原原位产生的Fe（II）生长。基于最高基因拷贝数，在含有8 mM水铁矿-柠檬酸盐混合物（1：1）的液体培养管和梯度管中使用紫外光孵育时，由于连续光诱导Fe（II）形成，观察到这些种属的最佳生长。微需氧Fe（II）氧化细菌在紫外光下孵育24 h内对总Fe（II）氧化的贡献高达40%。我们的结果强调了Fe（III）光还原作为Fe（II）氧化细菌的Fe（II）来源的潜在重要性，即使在微氧条件下，也可以在光照环境中提供Fe（II）。
Iron(II) (Fe(II)) can be formed by abiotic Fe(III) photoreduction, particularly when Fe(III) is organically complexed. Light‐influenced environments often overlap or even coincide with oxic or microoxic geochemical conditions, for example, in sediments. So far, it is unknown whether microaerophilic Fe(II)‐oxidizing bacteria are able to use the Fe(II) produced by Fe(III) photoreduction as electron donor. Here, we present an adaption of the established agar‐stabilized gradient tube approach in comparison with liquid cultures for the cultivation of microaerophilic Fe(II)‐oxidizing microorganisms by using a ferrihydrite‐citrate mixture undergoing Fe(III) photoreduction as Fe(II) source. We quantified oxygen and Fe(II) gradients with amperometric and voltammetric microelectrodes and evaluated microbial growth by qPCR of 16S rRNA genes. We showed that gradients of dissolved Fe(II) (maximum Fe(II) concentration of 1.25 mM) formed in the gradient tubes when incubated in blue or UV light (400–530 nm or 350–400 nm). Various microaerophilic Fe(II)‐oxidizing bacteria (Curvibactersp. andGallionellasp.) grew by oxidizing Fe(II) that was produced in situ by Fe(III) photoreduction. Best growth for these species, based on highest gene copy numbers, was observed in incubations using UV light in both liquid culture and gradient tubes containing 8 mM ferrihydrite‐citrate mixtures (1:1), due to continuous light‐induced Fe(II) formation. Microaerophilic Fe(II)‐oxidizing bacteria contributed up to 40% to the overall Fe(II) oxidation within 24 h of incubation in UV light. Our results highlight the potential importance of Fe(III) photoreduction as a source of Fe(II) for Fe(II)‐oxidizing bacteria by providing Fe(II) in illuminated environments, even under microoxic conditions.
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影响因子：
11.4
作者：
Maisch, Markus;Lueder, Ulf;Schmidt, Caroline
通讯作者：
Schmidt, Caroline
光养型 Fe(II) 氧化细菌对含 Fe(III) 和有机物的复合物进行隐性循环
影响因子：
4.4
作者：
Sundman;Kappler
通讯作者：
Kappler
影响因子：
3.4
作者：
Brian St Clair;J. Pottenger;R. Debes;K. Hanselmann;E. Shock
通讯作者：
Brian St Clair;J. Pottenger;R. Debes;K. Hanselmann;E. Shock
Fe(III) 源、光质量、光子通量和氧的存在对 Fe(III)-有机络合物光还原的影响 - 对受光影响的沿海淡水和海洋沉积物的影响
DOI：
10.1016/j.scitotenv.2021.152767
发表时间：
2022
期刊：
The Science of the total environment
影响因子：
--
作者：
Lueder;Jørgensen;Maisch;Schmidt;Kappler
通讯作者：
Kappler
影响因子：
5.8
作者：
Gauger, Tina;Konhauser, Kurt;Kappler, Andreas
通讯作者：
Kappler, Andreas