纤维素降解细菌的筛选及其产酶条件优化

以羧甲基纤维素钠为碳源,从秸秆堆腐物及牛粪中分出到8株能降解纤维素的细菌菌株,分别对其进行了滤纸崩解、CMC相对酶活、CMCase、滤纸失重率等的测定,从中筛选出N-12菌株分解纤维素的能力最强,初步鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis).通过测定不同培养条件下N-12菌株的产酶能力,初步确定其最佳产酶条件为:最适氮源为蛋白胨,最适pH为8.0,最适温度为37℃,接种量4%,培养72h,CMCase最高.     

纤维素降解菌Arthrobacter oryzae HW-17的纤维素降解特性及纤维素酶学性质

采用单一碳源选择性培养基和纤维素平板水解圈法筛选到一株具有较强纤维素分解能力的菌株Arthrobacter oryzae HW-17.此外,高通量测序发现,不同驯化条件下微生物群落结构有明显差异,低温条件下优势属为类芽孢杆菌属(Paenibacillus)和伯克氏菌属(Burkholderia).本文同时对菌株Arthrobacter oryzae HW-17的微生物特性和纤维素降解特性进行了初步研究,结果发现,KNO_3、30或35℃、pH=7分别为菌株产纤维素酶的最佳氮源、温度和pH.菌株HW-17的最高纤维素酶活为18.55 U·m L~(-1),且对磨碎加工处理的纤维素样品和含鸡粪的纤维素混合样品有更好的降解效果.此外,菌株HW-17产生的纤维素酶在中温(≤50℃)和偏酸性(pH=5~7)条件下能保持较高的酶活.Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等金属离子能够抑制该酶的活性.     

高温纤维素降解菌群筛选及产酶特性

从园林废弃物鸡粪混合堆肥的高温期堆肥样品中,筛选出6株具有高效纤维素降解性的高温菌.通过16S rRNA基因序列比对和构建系统发育树分析,初步鉴定这6种菌株为高温紫链霉菌(Streptomyces thermoviolaceus)、嗜热淀粉酶链霉菌(S.thermodiastaticus)、嗜热一氧化碳链霉菌(S.thermocarboxydus)、黄白链霉菌(S.albidoflavus)、热普通链霉菌(S.thermovulgaris)和波茨坦短芽孢杆菌(Brevibacillus borstelensis).目前为止,国内外对纤维素降菌群的研究较少,本研究将6种菌株1∶1等体积混合制成混合菌群M-1,利用DNS法比较混合菌群M-1和单一菌株的产羧甲基纤维素酶(CMCase)能力.结果表明,混合菌群M-1比单一菌株产CMCase能力强.对混合菌群M-1产CMCase活力特性进行研究,确定混合菌群M-1的最佳产酶条件.结果表明,混合菌群M-1以体积分数1%接种量接种于初始p H为4的以麸皮+淀粉混合物为碳源,玉米粉为有机氮源,KNO_3为无机氮源的培养基中,45℃条件下培养,能够有最大的酶活,达135.9 U·m L~(-1).条件优化后,产酶能力提高1.8倍.     

高效稳定纤维素分解混合菌群的筛选及分解特性研究

以高纤维素素含量的土壤为筛选源,利用定向筛选技术,经过多代淘汰,最终筛选出一组木质纤维素分解混合菌群P-C。混合菌群的生长曲线没有明显的分界线,在培养4至5天时,出现了短暂的平稳期,在培养第7天时出现峰值,此时混合菌群的纤维素酶活最高。以天然纤维素为产酶碳源时,混合菌群纤维素酶活明显高于以人工纤维素为产酶碳源时的酶活,以秸秆为碳源时的纤维素酶活是以滤纸为碳源时的1.5倍。混合菌群纤维素酶的最适pH是6,最适酶促反应温度是45℃,但在35℃-40℃时也具有较高酶活。pH=6,糖化48 h时,发酵液糖浓度最高。     

一株纤维素降解菌株的分离鉴定及产酶特征研究

利用纤维素为唯一碳源的选择性培养基,通过平板分离法,从造纸废水处理池中分离出一株产纤维素酶菌株。经菌落及菌的形态观察,生理生化实验和16SrDNA鉴定,判断其为一株荧光假单胞菌,被命名为Pseudomonas fluorescens sp.strainYL。通过其生长曲线和产酶动力学研究,对数期比生长速率约为0.125h-1。纤维素酶的产生与细菌的生长紧密相关联。该菌在摇瓶培养中以微晶纤维素唯一碳源时,粗酶液的最高CMC酶活出现在培养78h,达到17.12U/mL。然而以微晶纤维素和葡萄糖作为复合碳源时产酶活性最高,70h左右达92.3U/mL,而以蔗糖作为碳源时活性很小。这些结果表明:仅具有还原性基团的低聚糖才可诱导产纤维素酶,大分子纤维素对酶的诱导表达效果不及小分子还原糖,其酶的诱导生成可能是通过小分子还原糖间接实现的。     

产碱性木聚糖酶细菌的筛选及产酶条件的优化

采用水解圈法筛选到一株产碱性木聚糖酶的嗜碱芽孢杆菌NT-16。该菌株产酶的最佳碳源和氮源分别是木糖和胰蛋白胨,其优化的产酶条件为:半纤维素2%,胰蛋白胨1%,Tween-800.1%,K2HPO40.1%,MgSO4·7H2O0.02%,pH值10.0,200r/m,72h,37℃。该菌株产生的木聚糖酶的最适pH为9.0。     

铜绿假单胞菌对白腐菌产木质纤维素降解酶的影响

采用固态发酵的方法,考察了两株不同型号的铜绿假单胞菌（AB93066和ATCC9027）对白腐菌（黄孢原毛平革菌）产木质纤维素降解酶（木素过氧化物酶LiP、锰过氧化物酶MnP和羧甲基纤维素酶CMCase）的影响,并对酶提取液的pH值、表面张力及稻草降解残渣中挥发性有机质含量的变化进行了分析.结果表明,添加5.72%的A...     

农药阿维菌素酶促降解的初步研究

从受阿维菌素长期污染土壤中分离到一株高效降解菌株,研究了其最适产酶条件:培养温度35℃,培养液起始pH值7.0,培养时间96h, Hg2+对该菌株产酶有显著的抑制作用.从该降解菌中提取的粗酶液在pH值7.5和37.5℃时显示最大的降解活性,其米氏常数(Km)为6.78nmol/mL,最大降解速率为81.5nmol/(minmg).     

分解纤维素的高温真菌筛选及其对烟杆的降解效果

为研制促进烟杆堆肥的微生物菌剂,进行了分解纤维素的高温真菌筛选.结果表明,从不同原料腐熟堆肥中筛选到4株降解纤维素的高温真菌,它们均能在以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)或烟杆粉末为唯一碳源的培养基上生长.菌株在2～5d内可长满CMC-Na-刚果红平板和烟杆粉末培养基.菌株摇瓶培养时2d可达到产酶高峰,酶活(CMCase)超过10U.菌株对烟杆的降解效果较好,7d内的降解率最高可达42.2%,对烟杆中的纤维素、半纤维素和木质素的分解率分别可达52.7%、47.9%和37.6%.     

纤维素降解真菌Y5的筛选及其对小麦秸秆降解效果

为了利用纤维素降解菌促进作物秸秆快速腐解还田,解决秸秆资源浪费和污染环境问题,进行了高效秸秆纤维素降解微生物的筛选和降解效果研究.采用固体平板和液体摇瓶培养,从黑龙江黑土样品中筛选出1株能够降解羧甲基纤维素、秸秆木质纤维素、高产纤维素酶的丝状真菌Y5,通过形态学观察和ITS rDNA序列分析对该真菌进行了初步鉴定.利用DNS还原糖方法,对菌株在不同的培养时间、纤维素类型、氮源种类以及初始pH值情况下纤维素酶活力进行了研究.采用失重法、液体摇瓶法对菌株降解小麦秸秆的能力进行了研究.结果表明,筛选的秸秆降解菌株Y5经鉴定为赭绿青霉(Penicilliumochrochloron).菌株Y5液体培养4 d的全酶活(FPA)和内切酶活(EG)最高,分别为53 IU/mL和55 IU/mL,比对照菌株(绿色木霉AS3.3711)高出22.6%和18.2%;Y5菌株以小麦秸秆为作用底物时的酶活最高,2种酶活分别比对照菌株提高27.5%和24.8%;以NaNO3为氮源时酶活性最大,FPA和EG比菌株AS3.3711分别提高35.7%和14.9%;培养液初始pH为6时全酶活最大为51.4 IU/mL.菌株Y5培养10 d降解...     

Effects of silver adsorbed on fumed silica, silver phosphate glass, bentonite organomodified with silver and titanium dioxide in aquatic indicator organisms

In order to reduce the level of transmission of diseases caused by bacteria and fungi, the development of antimicrobial additives for use in personal care, hygiene products, clothing and others has increased. Many of these additives are based on metals such as silver and titanium. The disposal of these products in the environment has raised concerns pertaining to their potential harmfulness for beneficial organisms. The objective of this study was to evaluate the influence of the shape, surface chemistry, size and carrier of three additives containing silver and one with titanium dioxide (TiO₂) on microcrustacean survival. Daphnia magna was used as a bioindicator for acute exposure test in suspensions from 0.0001 to 10,000 ppm. Ceriodaphnia dubia was used for chronic test in TiO₂ suspensions from 0.001 to 100 ppm. D. magna populations presented high susceptibility to all silver based additives, with 100% mortality after 24 hr of exposure. A different result was found in the acute experiments containing TiO₂ suspensions, with mortality rates only after 48 hr of incubation. Even on acute and chronic tests, TiO₂ did not reach a linear concentration-response versus mortality, with 1 ppm being more toxic than 10,000 ppm on acute test and 0.001 more toxic than 0.01 ppm on chronic assay. Silver based material toxicity was attributed to silver itself, and had no relation to either form (nano or ion) or carrier (silica, phosphate glass or bentonite). TiO₂ demonstrated to have a low acute toxicity against D. magna.     

扑草净降解菌的分离、筛选与鉴定及降解特性初步研究

从安徽农药厂废水处理系统的活性污泥中筛选扑草净(prometryne)降解菌.通过富集驯化和选择性培养筛选纯化细菌,分离到2株细菌,分别命名为P-1、P-2.根据表型特征、生理生化特性和16S rDNA序列同源性分析:P-1为G-,鉴定为苍白杆菌属(Ochrobactrum);P-2为G+,鉴定为芽胞杆菌属(Bacillus).GenBank登录号分别为HM004554和HM004555.通过12 d液体降解实验,菌株P-1、P-2对40 mg.L-1扑草净降解率分别达到46.5%和65.4%.该研究为扑草净的生物降解与污染土壤的生物修复提供了依据.     

双酚A对大豆、玉米和水稻叶绿素荧光反应的影响

双酚A(BPA)普遍应用在工业制成品中,因需求量递增而产生的环境安全问题引发各方关注.与BPA对植物生长影响的研究工作相比,BPA影响植物生长的机理的研究甚少.光合作用是植物生产的重要生理过程,可通过叶绿素荧光测定技术探测和分析.基于此,本文利用叶绿素荧光测定技术,研究了BPA对大豆、玉米和水稻幼苗叶绿素荧光反应的影响.结果表明,3.0 mg·L-1BPA可降低大豆和玉米初始荧光F0,增加原初光能转化效率F v/F m、实际光能转化效率ΦPSⅡ、电子传递速率ETR、光化学猝灭系数qP和非光化学猝灭系数qN,对水稻各荧光参数无影响,即3.0 mg·L-1BPA可改善大豆和玉米光合PSⅡ系统,增强光能吸收,提高光合电子传递和光能转化效率;6.0 mg·L-1BPA可增加大豆和水稻的ΦPSⅡ、ETR和qP,降低F0,除增加qN外不影响玉米的其它荧光参数,表明6.0 mg·L-1BPA能改善大豆和水稻光合PSⅡ系统,提高光能转化和电子传递效率;除10 mg·L-1BPA对水稻各荧光参数无显著影响及17.2 mg·L-1BPA增加玉米和水稻的qN外,10 mg·L-1和17.2mg·L-1BPA可增加3种作物F0,抑制其它各荧光参数,即高剂量BPA引起作物光抑制,PSⅡ中心受损,光能转化和电子传递效率降低.此外,对比3种作物荧光参数变幅可知,BPA对大豆各荧光参数的影响玉米水稻.总之,BPA对3种作物叶绿素荧光反应的影响在方式和效果上存在差异.     

象山港养殖区缢蛏和泥蚶的Cu、Cd、Pb含量及其健康风险评价

根据2010年全年4个季节象山港5个养殖区(大佳何、郭巨、咸祥、桐照、西店)两种贝类(缢蛏、泥蚶)体中的3种重金属(Cu、Cd、Pb)的检测结果,分析和比较了象山港内贝类体中的重金属含量,并应用两种评价模型进行了健康风险评价.结果为:所测得Cu、Pb、Cd在5个不同的养殖区的缢蛏和泥蚶体中的含量分别在2.89～4.99、0.24～0.39、0.12～0.22mg.kg-1和0.79～1.05、0.10～0.38、2.17～4.60mg.kg-1范围,其中大佳何的缢蛏体内的Cu、Pb含量要高于其他4个养殖区,郭巨的泥蚶体内的Cd含量高于其他4个区;其次,同一种重金属Cu、Pb、Cd在两种贝类中的含量分别为1.52～10.48和0.66～1.20mg.kg-1,0.08～0.68和0.02～1.01mg.kg-1,及0.04～0.50和0.74～4.43mg.kg-1范围,Cu在缢蛏体中的含量远远大于泥蚶,而Cd在泥蚶中的含量远远大于缢蛏;所得结论为:不同养殖区内,同一种重金属在同种贝类体内的含量存在明显的差异;同一种重金属在不同种类贝类中的含量也存在明显的差异;贝类的不同养殖规格及不同年龄间Cu、Pb、Cd的含量基本相同,无明显差异;采用USEPA和PMTDI两种健康风险评价模型得出相同的结果:除泥蚶体中Cd可能存在致癌健康风险外,其他对人体均不存在健康风险.     

模拟自然水体中藻-溞-草间的相互作用研究

为了解氮磷浓度对生物操纵效果及同时恢复水生植被的影响,以小球藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和大型沉水植物的代表,模拟自然条件研究了不同氮磷浓度对三者生长和相互作用的影响.结果表明:金鱼藻和小球藻共培养时,在氮浓度介于2.92～12.60mg·L-1、磷浓度介于0.06 ～0.85 mg·L-1,金鱼藻增长不明显,甚至出现负增长;而小球藻的增长率则远高于金鱼藻.小球藻和大型溞共培养时,氮、磷浓度分别为1.26～ 10.53 mg·L-1和0.04～1.16 mg·L-1时均占据优势,对小球藻的抑制效果显著,抑藻及氮磷去除效果明显好于金鱼藻和小球藻共培养,而且磷的去除效果优于氮.三者共培养时,在氮浓度介于3.15 ～23.92 mg·L-1、磷浓度介于0.07 ～0.64 mg·L-1时,大型溞与金鱼藻的增长率都较高,而小球藻则维持在较低的增长水平,水质改善效果较好;当氮、磷浓度分别升至25.95 mg·L-1和1.18 mg·L-1时,大型潘和金鱼藻的增长率均下降,水质变差.大型溞和金鱼藻的联合控藻效果好于其单一的控制效果,该效果明显受到氮磷浓度的影响.     

微囊藻毒素降解菌Paucibacter sp. CH菌的分离鉴定及其降解特性

从巢湖沉积物中分离出1株MC高效降解菌,命名为CH菌.根据16S rRNA基因序列分析结果,初步确定该菌为Paucibacter sp..该菌能以MCLR为唯一碳源和能源生长,并且在10 h内可将11.6μg·mL-1的MCLR降解至检测限以下,其一级反应速率常数为0.242 h-1.CH菌降解MCLR的适宜温度为25~30℃,适宜pH为6~9.MCLR降解过程中产生1种含有Adda残基的中间产物,该产物与已报道的ACM-3962菌的降解产物不同,并且反应过程积累终产物Adda.在菌株CH中未检测到mlrA、mlrB、mlrC和mlrD这4个MC降解基因的同源基因.这些结果表明,Paucibacter sp.CH菌降解MC的机制不同于已知的ACM-3962菌的降解机制.     

氮负荷升高对螺-附着藻-苦草生态关系的影响

本文设计了双因子(氮负荷升高、有无螺类)受控实验,研究了氮负荷升高(太湖正常氮负荷的3倍)对螺-附着藻-苦草关系的影响.结果表明,氮负荷升高处理明显提高了水体总氮、总溶解氮、叶绿素a等指标的含量,显著增加了附着生物干重,进而抑制了苦草生长;与正常氮负荷处理组相比,3倍氮负荷处理组中苦草的相对生长率、株高和叶片数分别降低了33%、25%和13%.环棱螺降低了附着生物干重和水体叶绿素a含量,明显促进了苦草生长.氮负荷升高和环棱螺存在对水体各项理化指标、附着生物干重和苦草的各项生长指标均无交互作用.此外,氮负荷升高还降低了环棱螺的生长速率.分析认为,氮负荷升高对沉水植物生长的抑制机理主要体现在浮游藻类与附着生物生物量增加的抑制效应;环棱螺的存在虽然在一定程度上减弱了这种效应,但由于氮负荷升高还同时使环棱螺生长率降低,削弱了其对附着生物的牧食压力,从而使得附着生物对苦草生长的抑制作用加强.因此,氮负荷升高使螺-附着藻-沉水植物之间的生态关系失衡,也可能是氮浓度较高的富营养湖泊中沉水植被稀少的重要原因.     

农业废物好氧堆肥中环境因子对nirK、nirS和nosZ数量的影响

应用定量聚合酶链式反应(real-time PCR)技术对农业废物好氧堆肥过程中参与反硝化过程的功能基因(nirK、nirS和nosZ)丰度在堆体不同位置处随时间的变化情况进行了研究.结果表明,随着堆肥进程,3种基因数量整体呈现出先升后降的变化规律,且不同位置处的反硝化基因数量之间存在着显著的差异性.使用Canoco 4.5软件对获得的反硝化功能基因丰度数据与不同时期不同层次堆体温度、pH、含水率、NH4+-N、NO3--N和水溶性有机碳(WSC)等环境因子的相关性进行冗余分析(redundancy analysis,RDA).基于手动选择的RDA分析结果表明,WSC、NH4+-N和堆体温度对反硝化基因丰度有着显著的影响(P<0.05),且前2个因子达到了极显著水平(P<0.01).应用t-value回归分析方法单独分析每种环境因子与3种基因的相关性,其中nirK与温度和pH显著正相关(P<0.05),nirS与温度显著正相关(P<0.05),nosZ与NH4+-N显著正相关(P<0.05)、与WSC显著负相关(P<0.05).     

海洋细菌N3对几种赤潮藻的溶藻效应

从深圳大鹏湾南澳赤潮暴发海域的表层沉积物中分离得到1株海洋溶藻细菌(编号N3),以三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)和常见赤潮生物锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)和中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)为实验藻种,利用液体感染法研究了该株溶藻细菌的溶藻效应及溶藻方式.结果表明,菌株N3对中肋骨条藻和三角褐指藻均无溶藻活性,而菌悬液的体积分数为2%和10%时分别对锥状斯氏藻和海洋原甲藻有较好的溶藻效果,但溶藻现象不同.菌株N3可使锥状斯氏藻的细胞变形,胞内物质分布不均匀并最终死亡;使海洋原甲藻的藻细胞膨胀变形,细胞膜内物质聚集于一端,最终藻细胞破裂死亡.菌株N3对锥状斯氏藻和海洋原甲藻的溶藻方式相同,均以直接溶藻为主.菌株N3的菌悬液以2%、1%和0.1%的体积分数接种到锥状斯氏藻藻液中时,细菌的密度整体上呈下降趋势,2%处理组中藻细胞在120 h内全部死亡,而1%和0.1%处理组藻细胞的增长率略低于对照组.菌株N3的菌悬液以10%、5%和1%的体积分数接种到海洋原甲藻藻液中时,细菌的密度呈下降趋势,10%和5%处理组中藻细胞至120 h时死亡率分别为78%和70%,而1%处理组的藻细胞与对照组无显著差异.电镜观察、生理生化鉴定及16S rRNA鉴定结果表明,菌株N3为芽胞杆菌属(Bacillus sp.).     

旱柳(Salix matsudana Koidz)对Pb的耐性、富集、转运与胁迫响应研究

耐性机理的系统解析对于旱柳在土壤Pb污染控制上的应用具有重要意义.为了明确旱柳对Pb的耐性机理,通过盆栽试验研究了旱柳对Pb的耐性、富集、转运特征,采用STEM、EDAX、FTIR分析了旱柳对Pb的胁迫响应机制.结果表明:低含量(≤600 mg·kg-1)Pb对旱柳生长有促进作用,高含量(≥1000 mg·kg-1)Pb明显抑制旱柳的生长;旱柳对Pb具有很高的耐性,耐性指数TI(%)可达108.32,属Pb高耐性植物;旱柳对Pb的富集能力较强,富集系数均值可达7.5773,而对Pb的转运能力较弱,转运系数均小于1;低含量Pb胁迫不影响叶绿素的合成,也不会促生丙二醛(MDA),而高含量Pb胁迫明显抑制叶绿素的合成,促使MDA大量生成,导致严重的细胞膜脂过氧化和膜损伤;抗氧化酶(POD、CAT、SOD)及可溶性蛋白能够对低含量Pb胁迫做出积极有效的响应,但无法清除高含量Pb胁迫所产生的毒害;扫描透射电镜(STEM)分析表明,Pb胁迫使根系发黑、萎蔫,茎部破败、堵塞,叶片褶皱、卷曲,破坏气孔结构;傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明,Pb胁迫使导致膜脂过氧化和膜损伤的自由羟基增多,而使对Pb具有络合、螯合作用的连生羟基、巯基、羰基数量减少;能谱(EDAX)分析表明,Pb胁迫抑制了Ca、K的吸收,同时干扰其他矿质元素的吸收利用.