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嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)是一种重要的浸矿功能菌,同时也是目前研究最多的浸矿菌之一。Acidiphilium cryptum是一个浸矿辅助菌,它可以还原Fe(Ⅲ)并利用A. ferrooxidans合成的有机物。通过这种方式,它可以消除这些有机物的抑制和毒害作用并为A. ferrooxidans提供Fe(Ⅱ)作为能源。由于两种菌均生长于酸性矿坑水,环境特殊恶劣,因此能够耐受高浓度的重金属如铜、砷等。Acidiphilium cryptumDX1-1在促进A. ferrooxidans生长的同时是否也对A. ferrooxidans砷抗性相关基因的转录表达也产生一定的影响是本文研究的重点。本文研究了两株菌A. ferrooxidans CMS和Acidiphilium cryptumDXl-1对Cu2+、As3+两种重金属离子的最高耐受能力。结果显示CMS菌对Cu2+的最高耐受浓度高于DX1-1菌,而DX1-1菌对As3+的最高耐受浓度高于CMS菌。实验表明DX1-1菌的加入对CMS菌的亚铁氧化活性以及As3+抗性有显著促进作用。研究了在重金属胁迫下A. ferrooxidans菌株CMS和Acidiphilium cryptumDX1-1单独及混合浸矿作用,结果发现DX1-1菌本身浸矿效果较差,但能够明显提高CMS菌的浸矿效率。重金属离子的加入导致浸矿率下降,且重金属离子浓度越高,浸矿率越低。通过Real-timePCR研究了在不同砷环境中以及Acidiphilium cryptumDX1-1作用下抗砷基因arsH在A. ferrooxidans ATCC23270中的差异表达。结果表明抗砷基因arsH对As3+的胁迫较为敏感,在细菌砷的抗性机制中很可能起着重要作用。单独培养时,随着生长环境中As3+浓度的增加,ATCC23270菌株中的arsH表达量上调。砷离子浓度越高,上调越明显。ATCC23270菌株与DX1-1菌株混合培养时,与单独培养较为相似,随生长环境中As3+浓度的增加,ATCC23270菌株中的arsH基因表达量上调。砷离子浓度越高,上调越明显。但上调倍数低于相同砷离子浓度下ATCC23270菌株单独培养时的上调倍数。DX1-1菌株的加入一定程度上影响了ATCC23270菌株中arsH基因的转录表达。生物信息学分析表明,水平基因转移不仅在同纲不同种的菌株之间发生,也发生在不同纲的种之间。稀释曲线显示环境中仍然存在大量的含arsH基因抗砷细菌有待于发现。arsH基因对微生物砷抗性起重要作用,然而作用机制仍有待于进一步研究证明。同时分析发现含arsH基因抗砷细菌的特殊功能十分广泛,包括感染病原、植物共生、分解高分子聚合物、产叶绿素以及抗重金属。综合以上结果表明抗砷基因arsH在细菌砷抗性中发挥着重要的作用,Acidiphilium cryptumDX1-1能够促进A. ferrooxidans的生长,同时提高砷抗性。这些研究为进一步研究抗砷基因arsH的功能,以及Acidiphilium cryptumDX1-1与A. ferrooxidans的相互作用奠定了基础。