水稻土作为一种研究氧化还原过程的模式系统一直受到人们的重视,其中铁的氧化还原占有重要地位。水稻土中氧化铁的还原是受微生物控制的生物化学过程,异化铁还原菌在其中起着重要作用。异化Fe(III)还原菌是具有异化Fe(III)还原功能的一类微生物的总称,能够以Fe(III)作为惟一的电子受体氧化有机物质,并从中获得能量支持生长。系统开展Fe(III)还原微生物特性的研究,对于阐明土壤中氧化铁的微生物还原机理、认识异化铁还原在稻田生态系统中的重要作用,促进水稻土中污染物的转化与修复具有重要的理论和实际意义。本文以分别由四川、天津、广西、江西、浙江及广东等地区采集的典型水稻土为供试样品,采用厌氧培养的方法,初步从水稻土中分离纯化出部分具有铁还原功能的微生物,并对部分菌株进行氧化铁还原能力和菌落形态特征鉴定。在传统方法的基础上,采用现代分子生物学技术,对分离的铁还原菌株进行了16S rDNA-RFLP聚类分型和典型菌株的16S rDNA序列分析。研究中以细菌16S rDNA通用引物对(63F/1387R)为引物对不同铁还原细菌的16S rDNA片段进行扩增,将纯化后的菌落PCR产物分别用Hha I和Rsa I两种限制性内切酶消化。确定已获得的铁还原菌株的多样性关系,探索PCR-RFLP方法对于水稻土中铁还原微生物多样性研究的适用性,初步揭示水稻土中铁还原细菌的多样性特征,并对不同水稻土中铁还原细菌的多样性特征进行比较,为进一步研究水稻土中铁还原细菌的生态效应奠定基础。根据聚类分析得到的结果,挑选具有代表性的菌株进行序列测定。通过以16S rDNA序列为基础的同源性比对和系统进化树来确定铁还原细菌与已知菌株同源性和亲缘性,判断各个菌株在进化方向上和系统发育进化树上的关系,初步推断铁还原菌株的所属类型。研究得出以下主要结果:(1)本研究中所采用的59株铁还原细菌,经过对其Fe(III)还原能力的鉴定,其中有51株铁还原菌铁还原率较高,在培养5天后,Fe(III)还原率达到70%以上,培养10天后,Fe(III)还原率达到90%以上,其余的8株铁还原菌也有一定的Fe(III)还原能力,并且随着培养时间的延长,它们的Fe(III)还原率也在增加。(2)试验中所采用的大部分菌株都具有相似的菌落特征:菌落较小、直径1mm左右、白色、扁平、规则圆、不透明、表面光滑、在培养过程中会产生酸味。革兰氏染色结果表明,大部分铁还原细菌都为杆状、圆末端,来自江西水稻土中的铁还原细菌以革兰氏阳性菌为主,来自四川水稻土中的铁还原细菌多为革兰氏阴性,也有个别菌株为梭状杆菌。(3)通过对不同铁还原菌在柠檬酸铁和Fe(OH)3培养液中培养期间的观察,发现多数铁还原细菌在这两种培养液中培养期间会产生大量具有酸味的气体,培养液pH降低到2.8～4.2之间,培养5d和培养10d的pH变化不大。(4)对58株铁还原细菌进行16S rDNA PCR-RFLP分型发现,四川水稻土中的25个菌株被分为16个不同的RFLP类型,其中优势型占了所有分析菌株的36%;江西水稻土中的15个菌株被分为10个不同的RFLP类型,其中优势型占了所有分析菌株的33%。四川、江西、天津水稻土中分别出现优势菌株。(5)从优势型中挑取JX-2、SC-4、SC-9进行测序,测序结果经GenBank检索比对,JX-2和多株芽孢杆菌(bacillus)具有较高的同源性,SC-4和多株类芽孢杆菌(paenibacillus)具有较高的同源性,SC-9和多株丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridium butyricum)菌株具有较高的同源性。(6)通过16S rDNA序列分析及同源性比对发现,菌株SC-9、SC-17、、SC-18、P4、SC-19、JX-20和多种丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridium butyricum)有较高的同源性,且在进化关系上亲缘性接近,在进化树上属于同一分支。菌株JX-2、SC-4之间的进化关系比较接近,都与厚壁菌门的芽孢杆菌(Bacillus pumilu)在进化关系处于一个分支。