一株产胞外多糖的山药内生细菌Lysinibacillus fusiformis S-1的分离和鉴定

微生物的胞外多糖是重要的生物资源,为获得新型的具有药用价值的胞外多糖产生菌,从山药、地瓜、马铃薯和胡萝卜的根茎组织中分离、筛选到11株能产胞外多糖的植物内生菌,利用苯酚–硫酸法对这11株菌的多糖产量进行了定量分析.对多糖产量最高的S-1菌株,检测其在发酵过程中菌体生长、胞外多糖生成以及发酵过程的pH变化,绘制其胞外多糖发酵代谢曲线.通过形态观察、培养特性观察、生理生化实验和16S rDNA序列分析对该菌株进行了鉴定.结果显示,S-1菌株在产糖培养基中可以产生1.50 g/L的胞外多糖,在11株菌中产量最高.16S rDNA序列分析显示该菌属于赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus),且与纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(L.fusiformis)亲缘最近.综合其形态特征、培养特性和生理生化实验结果,将S-1菌株鉴定为纺锤形赖氨酸芽孢杆菌.该菌在胞外多糖产生菌中少有报道,为胞外多糖的进一步研究提供了菌种资源.     

产甲烷古菌与电子传递体相互作用机制研究进展

厌氧消化是实现有机废弃物资源化最有效的技术之一，实现形式是产生生物沼气.作为一种清洁能源，生物沼气可以有效减少化石燃料的使用，进而减少温室气体的排放.产甲烷古菌位于厌氧发酵链末端，是生物沼气主要成分甲烷的直接生产者.在厌氧消化系统中，产甲烷古菌与发酵链前端微生物以及各种天然和人工电子传递体存在着活跃的电子互营过程，对于维持厌氧消化系统的稳定性和改善生物沼气的生成效率具有重要作用.本文综述近年来报道的在强化厌氧消化过程中常用的铁基与碳基电子传递体与产甲烷古菌的相互作用机制，着重介绍两类电子传递体通过自身氧化还原反应或物理性质与产甲烷古菌细胞膜上的氢酶和细胞色素c进行电子互营的微观作用机理，分析两类电子传递体通过参与胞外电子传递过程与产甲烷古菌能量代谢可能存在的耦合机制，其中乙酸型产甲烷古菌基于电子歧化传递在进行胞外三价铁呼吸过程中存储能量，从而增强产甲烷代谢，改变了目前对甲烷生成的生化和生态学理解，极大推进了产甲烷古菌与胞外电子传递体相互作用的研究.产甲烷古菌胞外电子传递路径的不清晰和其细胞膜上蛋白功能的不确定是制约产甲烷古菌与电子传递体相互作用机制研究的重要因素.因此提出利用快速发展的...     

电子穿梭体介导土壤锑还原成矿的微生物机制

微生物锑还原成矿有助于降低土壤锑的生物有效性和移动性,是土壤锑污染修复的重要策略之一。电子穿梭体AQDS能够加速土壤富集菌群锑还原速率,可能与其促进微生物呼吸及细胞生长有关。理解电子穿梭体（ES）介导微生物锑还原过程与机制可为土壤锑污染控制提供关键理论支撑。醌类和黄素类电子穿梭体（AQDS和FMN）存在时可能改变微生物呼吸代谢中的电子传递过程,然而ES介导下的微生物锑还原过程及转录响应机制尚不清楚。利用锑污染稻田土壤分离的兼性厌氧锑还原细菌Mesobacillus jeotgali PS1作为研究对象,探究醌类和黄素类电子穿梭体（AQDS和FMN）对菌株PS1锑还原过程及关键功能基因转录活性的影响。结果表明,菌株PS1驱动Sb(Ⅴ)还原为Sb(Ⅲ)过程中水溶态Sb(Ⅲ)随培养时间先累积后下降,培养72 h后水溶态锑去除率为64%,生成十四面体方锑矿,表明菌株PS1驱动锑还原成矿有助于锑的钝化。两种ES能够加速细菌锑还原反应,而对胞外生成的方锑矿晶型没有影响。通过定量分析菌株PS1潜在功能基因转录表达活性,结果表明AQDS相比FMN更能促进菌株PS1细胞膜二甲基亚砜还原酶（DMSOR）基...     

电子穿梭体及其介导的环境与地球化学过程研究进展

电子穿梭体是一类可通过自身氧化还原介导电子转移的化学物质的统称。在地球表层系统中,电子穿梭体可加速微生物向细胞外部进行的电子传递,参与矿物的微生物还原,驱动碳、氮、硫元素循环,并偶联有机污染物降解和重金属迁移转化。电子穿梭在自然界中存在广泛,对于元素循环、污染物环境行为以及微生物的生存行为影响深远,具有重要的环境地球化学意义。因此,该文以自然界存在的典型电子穿梭体为阐述对象,综述了以腐殖质、硫单质和生物炭为代表的三类典型穿梭体的反应特性。其中,腐殖质是土壤中天然存在的分布最广的穿梭体,硫单质是碱性环境下最典型的穿梭体,而生物炭则是稻田系统中人为输入的穿梭体。以上述三类穿梭体为核心,该文系统阐述了穿梭过程与碳氮循环、铁循环和污染物迁移转化的相互关系、以及穿梭体对微生物菌群变化产生的影响。在碳氮循环过程中,穿梭体主要参与有机碳的厌氧消耗、二氧化碳向甲烷的转化、氨氧化以及氧化亚氮向氮气的转化过程;在铁循环过程中,穿梭体主要影响氧化铁的还原溶解、含铁矿物的晶型转变以及氧化铁还原耦合的砷、铬污染物转化过程;而穿梭体作为电子受体,还可改变微生物的生长与竞争关系,调控微生物菌群。文章深入分析了穿梭过程在地球表层系统中产生的环境效应与生态效应,并提出了本领域今后需关注的重点,可为穿梭行为的进一步研究提供思考依据。     

一株聚丁二酸丁二醇酯降解菌的分离鉴定

以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为唯一碳源,通过滤纸片法对西安郊区土壤中可有效降解PBS聚合物的微生物进行分离,并成功获得一株降解效果最为明显的细菌菌株,其在30 d内可使PBS聚合物的数均分子量降低19.80%。采用生理生化实验以及16S rDNA序列对比分析对该菌株进行了鉴定。结果表明,该菌株的生理生化特征与铜绿假单胞菌属相似,且其16SrDNA序列与Pseudomonas aeruginosa 39016 contig 00492的核苷酸序列同源性达99%,结合生理、生化指标鉴定结果,进一步确定该菌株为铜绿假单胞菌（Pseudanonas aeruginosa）。该菌株的分离鉴定为进一步研究PBS聚合物的生物降解特性及机理等奠定了基础。     

穿梭体影响微生物群落胞外电子传递过程的研究

微生物是土壤、湖泊、沉积物中重要的活性物种。胞外呼吸是微生物主要的能量代谢方式,是微生物与胞外受体间进行电子传递的主要路径。胞外电子传递过程是胞外呼吸作用的重要组成部分,影响着环境中的物质转变和能量交换。研究发现胞外电子传递方式主要包括直接电子传递和间接电子传递两大类。其中,直接电子传递方式主要分为直接接触、纳米导线和纳米导线网络;间接电子传递以穿梭体介导的电子传递为主。腐殖质是自然界中重要的氧化还原活性物种,能作为穿梭体参与间接电子传递过程。已有的研究表明穿梭体能影响单菌体系微生物胞外电子传递过程,但其影响微生物群落胞外电子传递过程的研究更具实际意义。本实验以浅海沉积物为研究对象,构建微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC),结合电化学方法研究在核黄素、AQDS、2-HNQ 3种穿梭体介导下,微生物群落燃料电池的输出电压、极化曲线、功率密度等电化学参数的变化情况,以此来表征穿梭体对微生物群落胞外电子传递过程的影响。研究结果表明:(1)浅海沉积物中存在能进行胞外呼吸的微生物且能成功启动微生物燃料电池;(2)穿梭体的表观电极电位越低,其介导的微生物燃料电池的输出电压越高,此研究结果与纯菌体系相同;(3)纯菌体系中穿梭体的表观电极电位是胞外电子传递速率的决定因素,但在群落体系中并不成立。     

一株菲降解菌的分离鉴定及其降解条件研究

以菲为研究对象,从克拉玛依稠油污染土壤中筛选到1株对菲具有较好降解效果的菌株JZ3-21。通过形态观察、生理生化指标及16S rDNA序列分析对该菌株进行了鉴定。该株菌的16S rDNA序列与Pseudomonas属的相似性达99%,结合分离菌株的形态、生理生化特征和16S rDNA基因序列的分析结果,初步鉴定该菌株为恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida.）。对其降解条件进行了研究,结果表明：在40℃,pH 8.0,接种量为1.5%的条件下,菌株对初始质量浓度为100 mg.L-1的菲在64 h内的降解率高达94.2%。该菌对高质量浓度菲有较好的耐受性,其最高耐受质量浓度可达2 000 mg.L-1。     

硝基苯降解菌的分离鉴定及降解特性

从化工厂污水处理池污泥中分离到一株能高效降解硝基苯的菌株XY-1,通过形态观察、生理生化特征和16SrDNA序列同源性分析,将该菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌株能以硝基苯为唯一碳源、氮源和能源生长,硝基苯初始浓度为200 mg/L时,20 h降解率可达97%.该菌在温度25～35℃、pH 7.0～9.0范围内均能高效降解硝基苯,并且对对氯硝基苯、对氯苯胺也有良好的降解效果.测序分析表明,克隆到了该菌中的硝基苯还原酶基因,推测该菌的降解途径是硝基苯部分还原途径.图6参19     

微生物燃料电池阳极产电菌电子转移主要机制及其影响因素

微生物燃料电池(microbial fuel cells, MFCs)能够将有机污染物化学能转化为电能,有望成为解决环境和能源问题的重要技术之一.但微生物代谢产电效率低制约其规模化应用,电子的产生及转移过程也将直接影响MFCs电能输出.本文综述了MFCs产电菌胞内电子传递及胞外电子转移机制近年来的研究进展,着重总结了阳极产电菌胞外电子传递方式以及促进胞外电子传递能力的途径,阐述了电子转移过程存在的影响因素及其作用机理,并指出了MFCs今后应用中面临的问题及发展方向.     

基于铁还原菌的微生物燃料电池研究进展

微生物燃料电池(Microbial fuel cell, MFC)是未来理想的发电装置,而铁还原菌是目前MFC研究中重要的产电微生物.自然界中并无微生物产电的直接进化压力,而MFC电极与自然界中Fe(III)氧化物同为难溶性胞外电子受体,研究表明,铁还原菌对二者的还原有相似机制.基于铁还原菌的MFC具有无需外加介体,可利用多种有机电子供体作为燃料,能量转化率高等优点.本文分析了铁还原菌还原电极和还原Fe(III)氧化物机制的相似性,对近年来基于各种铁还原菌的MFC研究进展进行分述和总结,提出了铁还原菌MFC的发展趋势和研究方向.     

紫花苜蓿根际氢氧化细菌的分离与鉴定

利用气体循环培养体系从陕西乾县HUP-豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa)根际土壤中分离获得37株细菌.菌株氧化氢能力测定结果表明,8株菌氧化氢和自养生长能力较强,初步确定为氢氧化细菌类群;根据其形态特征、培养特征和生理生化特性,鉴定为7个不同属:假单胞菌属(Pseudomonas)、邻单胞菌属(Plesiomonas)、脂肪杆菌属(Pimelobacter)、黄色杆菌属(Xanthobacter)、勒米诺氏菌属(Leminorella)、地杆菌属(Terrabacter)和稀有杆菌属(Rarobacter);其中氧化氢能力最强的优势菌株WMQ-7 16S rDNA序列(GenBank登录号为EU807744)长度为1 451bp,GC含量为53.8%,其核苷酸序列与假单胞菌属同源性高于99%,在系统发育树上位于同一分支,将WMQ-7菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas).图2表5参16     

腐殖质电子传递机制及其环境效应研究进展

腐殖质通过充当微生物的电子受体和氧化物的电子供体可以加速微生物与胞外电子受体间的电子传递速率.腐殖质的电子传递能力受自身结构、来源和外界条件等多种因素的影响.腐殖质不仅能够很大程度地加速电子传递进程,且具有结构和性质稳定等特点,是自然环境中较理想的电子穿梭体.与经过化学提取、纯化后的腐殖质相比较,土壤固相腐殖质更能反映实际环境中的电子传递过程.目前,已有很多研究将腐殖质的电子传递应用于土壤污染治理、温室效应的缓解和水污染处理等多个领域.但在腐殖质电子传递机制及其环境应用的研究中还存在诸多不足,需要广大学者做更进一步的探究.     

几株紫色非硫细菌的分离鉴定与产氢特性分析

从重庆地区不同环境淤泥、泥水样品中,经富集培养、分离纯化,获得5株紫色非硫细菌.根据菌体的菌落形态、染色特性、生理生化特征及活细胞光吸收峰对菌株进行常规鉴定,结合菌株16S rDNA扩增测序进行分子生物学分析验证,构建了菌株与数据库中近缘菌株的系统发育树.以优化的培养条件(营养、pH、接种量等参数)对供试菌株的生理生化特性和产氢能力做了比较分析.结果显示,5个菌株均为光合产氢细菌,菌株ANI、D1为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris),AN2、AS1、BS1等3株为类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides);其中类球红细菌菌株AN2在给定的培养条件下光合产氢能力最高,可达9.55μg/mL d-1,是一株有应用前景的光合产氢细菌.图4表2参15     

嗜盐光合细菌的分离鉴定及其营养成分分析

从大连海岸的海泥中分离到 4株海洋光合细菌 :菌株C4 10、菌株DS2、菌株E3 和E4,它们都能在厌氧光照下营光异养生长 ,菌株C4 10还能够利用还原性硫化物营光自养生长 .依菌对NaCl的需求 ,菌株C4 10、DS2归属于嗜盐光合细菌 ,菌株E3 和E4属于耐盐光合细菌 .根据形态和培养特征、生理生化特征、光合作用内膜结构、泛醌组成、(G +C)的摩尔百分比等指标 ,菌株C4 10鉴定为Rhodovulumsulfidophilus (嗜硫小红卵菌 )、菌株DS2鉴定为Rhodobiummarinum (海红菌 )、菌株E3 和E4鉴定为Rhodobacterazotoformans.4株菌的营养成分分析表明 ,它们的细胞的最大生长量为 4× 10 9mL-1.粗蛋白含量占细胞干重的 5 5 %左右 ,菌株DS2高达 6 4 .2 % .4菌株所含氨基酸种类齐全 ,特别具备人和动物所必需的氨基酸 .4株菌均含有辅酶Q10和类胡萝卜素 .其中菌株C4 10的类葫萝卜素含量最高 .图 1表 6参 14     

青枯菌不同色谱峰组分的细胞表面特性

将高效离子交换色谱应用于植物重要致病菌——青枯菌的分离分析.青枯菌纯培养物经过色谱分离得到3个特征峰,收集3个色谱峰组分进行形态观察和生理生化鉴定,结果表明3个组分均属于青枯菌生化Ⅲ型;进一步分析发现,3个色谱峰组分在质粒DNA、细胞表面鞭毛菌毛蛋白含量和全细胞脂多糖成分方面无明显差异,但细胞表面黏附的胞外酸性多糖EPSⅠ含量差异显著;3个色谱峰青枯菌细胞表面疏水性的测定结果也证实了EPSⅠ是造成不同青枯菌细胞色谱行为差异的主要原因.高效离子交换色谱为细菌活细胞的研究提供了一种新方法.图4表2参15     

降解氯氰菊酯光合细菌的分离鉴定及降解特性研究

从农药厂污水处理池的活性污泥中分离到一株高效氯氰菊酯农药降解菌,命名为PSB07-13。根据该菌体培养特征、菌落形态特征、活细胞光谱吸收特征、生理生化特性、光合作用内膜系统结构类型,并结合16S rRNA（Genebank Accession NO.EU366142）序列相似性分析,将其鉴定为沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）。利用气相色谱对PSB07-13的降解能力进行了测定,结果表明：该菌培养6d后,对50mg·L-1的氯氰菊酯的降解率达到80.94%。降解特性研究结果表明：该菌在含氯氰菊酯培养基中的最适生长温度为30℃、pH为7.0及光照强度为7500lx;该菌不能以氯氰菊酯为唯一碳源和能源生长;该降解菌还能较好地降解甲氰菊酯、联苯菊酯、溴氰菊酯等菊酯类农药。该农药残留降解菌可以用于农药厂有机废水处理及农田农药残留降解,具有一定的应用前景。     

几株光合细菌的表型特征及DNA－NDA同源性分析

对５株新分离的光合细菌从形态、生理生化及ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性等方面进行了研究．结果表明，菌株８与深红红螺菌（Ｐｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍｒｕｂｒｕｍ）的模式菌株ＡＴＣＣ１１１７０的ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性为９７％，菌株３７与沼泽红假单胞菌（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐａｌｕｓｔｒｉｓ）的模式菌株ＡＴＣＣ１７００１的ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性为８０％；菌株５５与球形红杆菌（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）的模式菌株ＡＴＣＣ１７０２３的ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性为７１％；菌株４０和５２分别为另外两个ＤＮＡ同源群．根据各菌株形态、生理生化等表型特征以及ＤＮＡＧ＋Ｃｍｏｌ％和ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性分析结果，确定了几株光合细菌的分类地位．     

一株草莓根腐尖孢镰刀菌拮抗内生细菌的分离鉴定及抑菌特性

为筛选对草莓根腐尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)有较好抑菌活性的草莓内生细菌,从草莓的根、茎、叶和果实中分离内生细菌,采用平板对峙法筛选具有抑菌活性的菌株,经形态特征观察、生理生化特性及分子鉴定后,进行拮抗菌抑菌特性分析.结果筛选到1株对草莓根腐尖孢镰刀菌具有较高抑菌活性(抑菌带达9.8 mm)、稳定性较好的菌,标记为SY-4.此外,该菌对桃褐腐病菌(Monilinia fruticola)、棉花红腐病菌(Fusarium moniliforme)和草莓根腐石楠拟盘多毛孢(Pestalotiopsis photiniae)等也有较好的拮抗作用.SY-4经鉴定确定为枯草芽胞杆菌.SY-4发酵液在培养时间48 h、培养温度37℃、pH值为7时,抗菌效果最好,但发酵产物不耐高温、不耐酸、较耐碱性,对蛋白酶敏感,初步说明存在蛋白类抑菌活性物质.电镜观察发现SY-4发酵液处理草莓根腐尖孢镰刀菌后,菌丝形态变得不规则.该拮抗内生细菌是潜在的植物病原真菌生防菌资源,具有一定的开发与应用价值.     

高原土壤中稻瘟病拮抗细菌的抑菌效果及抗菌机理

利用平板稀释法从西藏7个不同地点的土壤中分离筛选细菌,并通过平板对峙法对所分离菌株的稻瘟病菌抑制效果进行初筛,获得一株拮抗细菌YN01,对其进行生理生化和分子生物学鉴定、最适生长和发酵条件筛选,分泌IAA和铁载体能力检测及稻瘟病菌孢子抑制实验.经形态、生理生化特征和分子生物学鉴定,确定菌株YN01为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus).YN01对稻瘟病菌丝生长的抑制率超过90%,最适生长碳源、氮源分别为蔗糖和酵母粉,在pH值低于6时不能正常生长,最适生长温度为30-35℃;碳源及氮源分别为乳糖和谷氨酸、pH值为8以及培养温度为30-35℃时发酵液抑菌活性最强;YN01能够分泌IAA,浓度达到4.287 mg/L,同时能够产生铁载体,可溶性指数为1.72;与阴性对照相比,菌悬液和发酵液对稻瘟病菌的孢子萌发起到显著的抑制效果.拮抗菌菌体通过与病原菌丝进行营养和空间位点竞争以及产生有抑菌效应的代谢产物,从而导致稻瘟病菌的孢子萌发缓慢,菌丝发育停滞,扰乱其生理活动,达到抑菌目的.综上,拮抗细菌YN01具有较强的抑菌活性,是潜在的植物病原真菌生防菌资源,具有一定的开发与应用价值.     

电子垃圾生物浸出的电化学强化机制

电子垃圾的不当处理已造成了严重的环境和健康问题.生物浸出技术具有低成本和环境友好的优点,为电子垃圾的有效资源化提供了一种选择,但是,目前该技术在实际应用中存在耗时长的瓶颈.电子垃圾生物浸出的反应机制、功能微生物的胞外电子传递都涉及到氧化还原反应,因此,电化学反应可提高电子垃圾中金属的生物浸出效率.本文总结了生物浸出过程中常见的功能菌种及其胞外电子传递途径,以此为基础,阐述了通过电势强化、金属阳离子强化、直接电子调控和间接电子调控的电化学强化方法,以期推动电子垃圾资源化的实际应用.