层间氧化带砂岩型铀矿床硫酸盐还原菌分布特征研究

Sandstone type uranium deposits in interlayer oxidation zone is one of the major type of nuclear resources. The formation of this type of uranium ore was influenced by physical,chemical and biological factors. Microorganism can reduce uranium to form uraninite through their metabolism. Sulfate reducing bacteria (SRB) was one of the major group of microbe involved in uranium reduction, which implying their potential ability in influencing the formation of uranium ore. The microial ecology of sulfate reducing bacteria in different interlayer oxidation zone of uranim deposite was less reported. By using molecular ecological method, such as high throughput DNA sequencing, fluorescence in situ hybridization, quantitive PCR, community strcutres of SRB in the Shihongtan uranium deposit in Xinjiang province were invesgated. And statistical methods such as principle component analysis was used to reveal the relationship between community structure of SRB and the distribution of uranium ore in different interlayer oxidation zone. And the communities contributeed most to the structure different was analyzed for their possibility of as an indicator of uranim ore.This research will provide theory support for the uranium ore formation.

层间氧化带砂岩型铀矿是重要的核能资源之一，该类矿床的形成受环境中的生物和理化因素共同参与。微生物通过代谢能够还原铀使之沉淀成矿。目前分离到的铀还原代谢微生物中，很多属于硫酸盐还原菌，显示其可能是影响铀沉淀成矿的重要微生物类群。目前层间氧化带砂岩型铀矿床中不同矿带间的硫酸盐还原菌分布特征及其与铀矿的分布关系还缺少深入的研究。本项目以十红滩铀矿床为研究对象，运用高通量DNA测序、荧光原位杂交、实时定量PCR技术等分子生态学方法，全面深入地揭示氧化带砂岩型铀矿床中不同矿带的硫酸盐还原菌分布特征，并在此基础上分析其与铀矿分布的关系；揭示不同矿带中对硫酸盐还原菌菌群结构差异的主要贡献类群，探讨其与层间氧化带中铀沉淀成矿过程的关系；寻找出对层间氧化带容矿层有指示意义的微生物种群。为丰富我国砂岩型铀矿成矿理论以及利用微生物进行铀矿勘探提供理论基础。

层间氧化带砂岩型铀矿是重要的核能资源之一，该类矿床的形成受环境中的生物和理化因素共同参与，形成氧化带、氧化还原过渡带和还原带三种矿带。硫酸盐还原菌（SRB）具有代谢沉淀铀成矿的能力，可能是影响铀沉淀成矿的重要微生物类群。.因此，本项目采集获得了一批覆盖了三种不同矿带的铀矿岩芯矿样，矿样理化性质检测结果显示不同矿样的元素分布呈现明显的分带性。利用针对细菌的16S rRNA基因的变性梯度凝胶电泳（DGGE）菌群结构图谱分析和高通量二代测序等微生物分子生态学技术，揭示了在砂岩型铀矿床中同种矿带的细菌菌群结构较为近似，不同矿带间细菌菌群结构存在明显的差异。还原带矿样中的细菌类群为厚壁菌门和变形菌门，并以厚壁菌门为主（丰度90%以上）。而过渡带铀矿样品中则包括厚壁菌门，变形菌门，放线菌门和拟杆菌门四个细菌门类。其中以变形菌门细菌丰度最高（89.9%-91.9%），厚壁菌门变为非主要类群。氧化带的矿样同样也包括厚壁菌门，变形菌门，放线菌门和拟杆菌门四个细菌门类。并且也以变形菌门（Proteobacteria）为主，丰度较过渡带中略低（73.5-83.3%）。铀矿成矿的过渡带具有与其他矿带明显不同的菌群结构，其细菌类群以变形菌门的细菌为主，暗示其可能与铀矿的成矿过程密切相关。.此外，通过对高通量二代测序结果的分析，揭示了SRB在三种矿带中的分布。结果显示，氧化带和过渡带矿样中存在SRB，但其多样性较低，仅有两个OTU比对上Desulfovibrio sulfodismutans和Desulfosporosinus meridiei。此外，矿样中还可能存在脱硫单胞菌科和脱硫杆菌科的未培养SRB。但是，以上所有比对上SRB的OTU在矿样细菌类群中的丰度都非常低（<0.1%），显示SRB并不是铀矿中的主要细菌类群，因此推测其对于铀矿不同矿带的成矿作用的贡献可能很低。.本研究结果揭示了不同矿带样品中细菌以及其中SRB的分布特征，及其与铀矿分布之间的关系，讨论了其对于铀矿成矿可能存在的作用。并通过揭示成矿带中丰度较高的细菌类群，为寻找在容矿层有指示意义的微生物种群提供了研究基础。为丰富我国砂岩型铀矿成矿理论以及利用微生物进行铀矿勘查，开采和铀污染治理提供科学依据。