Although dissimilatory sulfate reduction (DSR) is an important microbial process in subterranean aquifers, its geochemical consequences in this ecosystem remain insufficiently studied. The absence of data on the process rate under in situ conditions prevents quantitative estimation of the sulfur reservoir. This research is aimed at investigation of microbial sulfate reduction in subterranean aquifers associated with the Severnaya coal mine in Kuzbass. Water samples were collected from an artesian borehole broaching the underground horizons of the flooded mine. During over 10 years of sampling the water temperature fluctuated within a narrow range (10–13°C); the water was anoxic (–112 to –174 mV) and contained up to 6 mg/L sulfide. Analysis by high-throughput sequencing of the 16S rRNA genes showed that sulfur-oxidizing bacteria Sulfurovum, Sulfuricurvum, Sulfurospirillum, and Thiothrix predominated in the community. No phylotypes with known ability to carry out DSR were detected. Measurement of sulfate reduction rates with $${\text{Na}}_{{\text{2}}}^{{{\text{35}}}}{\text{S}}{{{\text{O}}}_{{\text{4}}}},$$ showed the process to be relatively active, resulting in up to 178 g of reduced sulfur per year at the borehole discharge. Two organisms representing minor components of the community, a psychrophilic and acidophilic Desulfomicrobium sp. DI and a moderately thermophilic Desulfotomaculum LL1, were isolated in pure culture by varying the cultivation condition in a bioreactor. These members of the “rare biosphere” may be responsible for production of reduced sulfur species, which are used by a diverse and numerous sulfur-oxidizing community.

中文翻译：

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库兹巴斯某水淹煤矿井下地层硫酸盐还原

尽管异化硫酸盐还原 (DSR) 是地下含水层中重要的微生物过程，但其在该生态系统中的地球化学后果仍未得到充分研究。原位条件下处理速率数据的缺乏妨碍了对硫储层的定量估计。本研究旨在调查与 Kuzbass 的 Severnaya 煤矿相关的地下含水层中微生物硫酸盐还原的情况。水样是从一个自流钻孔中收集的，该钻孔钻入被淹没矿井的地下地层。在 10 多年的采样过程中，水温在一个狭窄的范围内（10-13°C）波动；水是缺氧的（–112 到 –174 mV），并且含有高达 6 mg/L 的硫化物。16S rRNA 基因的高通量测序分析表明，硫氧化细菌 Sulfurovum、Sulfuricurvum、Sulfurospirillum 和 Thiothrix 在社区中占主导地位。没有检测到具有执行 DSR 的已知能力的系统发育型。用 $${\text{Na}}_{{\text{2}}}^{{{\text{35}}}}{\text{S}}{{{\text{} 测量硫酸盐还原率O}}}_{{\text{4}}}},$$ 表明该过程相对活跃，在钻孔排放处每年产生高达 178 克的还原硫。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。和 Thiothrix 在社区中占主导地位。没有检测到具有执行 DSR 的已知能力的系统发育型。用 $${\text{Na}}_{{\text{2}}}^{{{\text{35}}}}{\text{S}}{{{\text{} 测量硫酸盐还原率O}}}_{{\text{4}}}},$$ 表明该过程相对活跃，每年在钻孔排放处产生高达 178 克的还原硫。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。和 Thiothrix 在社区中占主导地位。没有检测到具有执行 DSR 的已知能力的系统发育型。用 $${\text{Na}}_{{\text{2}}}^{{{\text{35}}}}{\text{S}}{{{\text{} 测量硫酸盐还原率O}}}_{{\text{4}}}},$$ 表明该过程相对活跃，每年在钻孔排放处产生高达 178 克的还原硫。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。没有检测到具有执行 DSR 的已知能力的系统发育型。用 $${\text{Na}}_{{\text{2}}}^{{{\text{35}}}}{\text{S}}{{{\text{} 测量硫酸盐还原率O}}}_{{\text{4}}}},$$ 表明该过程相对活跃，每年在钻孔排放处产生高达 178 克的还原硫。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。没有检测到具有执行 DSR 的已知能力的系统发育型。用 $${\text{Na}}_{{\text{2}}}^{{{\text{35}}}}{\text{S}}{{{\text{} 测量硫酸盐还原率O}}}_{{\text{4}}}},$$ 表明该过程相对活跃，每年在钻孔排放处产生高达 178 克的还原硫。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。用 $${\text{Na}}_{{\text{2}}}^{{{\text{35}}}}{\text{S}}{{{\text{} 测量硫酸盐还原率O}}}_{{\text{4}}}},$$ 表明该过程相对活跃，每年在钻孔排放处产生高达 178 克的还原硫。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。用 $${\text{Na}}_{{\text{2}}}^{{{\text{35}}}}{\text{S}}{{{\text{} 测量硫酸盐还原率O}}}_{{\text{4}}}},$$ 表明该过程相对活跃，每年在钻孔排放处产生高达 178 克的还原硫。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。代表社区微量成分的两种生物，嗜冷和嗜酸的 Desulfomicrobium sp。通过改变生物反应器中的培养条件，在纯培养物中分离出 DI 和中等嗜热的 Desulfotomaculum LL1。“稀有生物圈”的这些成员可能负责产生还原硫物种，这些物种被多样化和众多的硫氧化群落使用。