异化铁还原菌在细菌呼吸和生长过程中能够还原多种金属离子,去除有毒的有机物和重金属,通过胞外电子转移机制将胞内有机物代谢的电子传递到胞外的电子受体,例如固态金属氧化物,使金属氧化物还原。因而,异化铁还原菌在金属元素的地球化学循环和能源的回收利用等方面发挥重要作用。典型的异化铁还原菌以地杆菌(Geobacter,严格厌氧菌)和希瓦氏菌(Shewanella,兼性厌氧菌)为代表,它们的共同特征是能够进行胞外电子传递,是研究最多的产电菌。铁还原被认为是地球上最古老的微生物代谢形式,与水体、土壤及沉积物中物质循环息息相关。铁的微生物还原对于重金属污染修复有着重要意义,铁还原过程中的产电特性研究能够为胞外电子传递机制的研究提供依据。发现具有胞外电子传递特征的新产电菌,对于揭示异化铁还原菌的产电机理具有重要意义。本文以铁矿土为基础,通过两种方式富集,筛选出多株铁还原菌。并将筛选出的细菌组装双极室MFC。通过数据采集装置对电池进行至少三个工作周期的数据采集,得到MFC装置的极化曲线、CV曲线、开路电压曲线、功率密度曲线、内阻等电化学数据。参照常见产电菌的电化学数据,筛选出三株未见报道的铁还原产电菌,分别代号F1,F2,F3。通过16SrRNA基因测序得到其基因序列,鉴定细菌种类,制作电镜样品,观察细菌形态在未产电及产电条件下的区别。结果表明,在微生物燃料电池工作的过程中,这几种细菌出现了纤毛结构。本文对筛选出的菌株进行了铁还原能力以及铬还原能力的研究,并绘制铁还原及铬还原曲线,以及对应的细菌生长曲线。研究发现细菌具有良好的铁铬还原能力。本文还对筛选出的三株产电菌受二氧化钛的影响进行了研究。利用二氧化钛对碳电极进行修饰,将修饰的电极作为工作电极组装半电池,每株细菌分别组装半电池,通过电化学工作站和紫外分光光度计记录电池在光照及避光条件下的I-T曲线及细菌生长曲线。实验结果表明二氧化钛在光照条件下能够提高这三株细菌的胞外电子传递效率。同时,对B.cereus strain F1菌进行了全基因组测序分析,通过测序数据与各基因、蛋白质数据库例如KEGG、COG、Swiss-Prot等的细致对比,我们掌握了该细菌的生长特性、代谢机理、同源物种等特性,为胞外电子传递的机制研究奠定了基础。