热处理重组质粒DNA的复性及其在水环境中的降解特性

为了考察热处理后的重组DNA进入水环境后可能存在的环境风险,以pET-28b质粒为材料,以质粒相对转化效率为指标,考察了热变性重组质粒DNA的复性可能性,并在此基础上构建了人工模拟水环境系统,研究了热变性质粒DNA在水环境中的降解速率和影响因素.结果表明,热变性pET-28b质粒经过30min后,其转移活性可以得到恢复,在4～37℃之间,温度越高越有利于热变性质粒的复性.热处理过程中未被降解的质粒DNA进入水环境后,在pH值为7、8时降解速率相对较慢,在pH值为5、6、9的条件下,降解较快,但在任何pH下,1.0h后仍存在未降解的质粒DNA.水环境中的NaCl对热处理质粒DNA有一定的保护作用,而且这种作用是随着NaCl质量分数的提高而增强.进入水环境中的热变性DNA有足够的时间复性,从而可能发生基因转移.因此,这些热处理的质粒DNA进入环境后理论上存在一定的生态风险.     

废弃重组质粒DNA热处理效率的环境影响因素

为了解环境因素对质粒DNA热处理效率的影响以及热处理过程的有效性和安全性,以pET-28b质粒为材料,采用定量PCR技术结合质粒转化等方法分析了pH、NaCl、牛血清白蛋白(BSA)及EDTA浓度等因素对质粒DNA热处理的影响.结果表明,NaCl、BSA及EDTA的存在对热处理过程中的质粒DNA具有保护作用,且保护作用依次增强.在纯水中热处理30min后的质粒DNA可扩增的片段数仅是在0.1%的EDTA中热处理30min后质粒DNA可扩增片段数目的1.7%.由于生物实验室废水中通常含有上述有机或无机物质,因此,实际热处理过程中质粒DNA的降解半衰期可能远长于先前报道的2.7～4min,残留的转化活性也可能更高,这必须引起我们高度关注.但是,研究结果也表明,酸性条件下的热处理能加速质粒DNA的失活和降解,因此建议热处理过程可在弱酸性条件下完成,以强化其处理效果.     

硝基芳香化合物的微生物降解研究进展

硝基芳香化合物是环境中难降解有机污染物之一,由于其用途广泛,对环境的污染日趋严重,利用生物降解硝基芳香化合物是行之有效的方法。文章针对硝基芳香化合物生物降解过程,汇总了用于降解的微生物资源,并对硝基芳香化合物生物代谢途径、降解过程中的主要酶、降解性质粒、基因定位等分子遗传学的研究进展进行了综述。     

BHC降解性质粒的研究

分离获得了一株对β-及γ-BHC均具有一定降解效果的Ⅱ_5-A菌株,该菌在好气条件下以BHC为唯一碳源。检测发现。它携带一个质粒。用丝裂霉素C进行的质粒消除试验表明,凡是消除了质粒的菌株,均丧失在以BHC为唯一碳源的无机盐培养基上的生长能力。该质粒经提取和纯化后,通过转化,成功地转移到大肠杆菌(Escherichia coli C600),使该转化子获得降解BHC的能力,并在转化子中检测出与原菌株电泳泳动度相同的质粒。因此,认为Ⅱ_5-A菌株降解BHC的基因是位于它所携带的质粒上。作者暂将此降解性质粒命名为BHC质粒,并编号为pWE1。     

萘降解性质粒的筛选及其在炼油污水处理场中的转移

从炼油污水处理场活性污泥中分离到一株能以萘为唯一碳源的假单胞杆菌(Pseudomonas sp.)S13。通过质粒接合转移、质粒消除以及分子杂交,证明假单胞杆菌S13降解萘的功能是由质粒编码的。应用膜扩散器在炼油污水处理场进行的现场试验证明,假单胞杆菌S13的萘降解性质粒,可在污水处理场里通过接合转移传递到另一个从同一环境分离的假单胞杆菌T9中去,并使后者获得利用萘的能力。这一结果表明,当条件合适时,降解性质粒可在自然环境里的细菌群体中扩散。     

长江中上游部分江段水细菌质粒的研究

<正> 质粒是宿主细胞染色体外的遗传因子,它常常携带着有重要功能的基因,据报道:细菌的产毒性、抗药性以及对难分解物质的降解性与质粒都有密切关系。许多研究表明,虽然质粒较广泛地分布在细菌各种属中,但在一般环境中它对宿主本身的生存并非都是必要的。在不良条件下,如营养物质缺乏,有毒污染物和酸、碱等限制因子存在的情况下,细菌质粒有着重要的生态学意义。     

分子生物学在生物强化处理环境污染物中的应用

综述了分子生物学的相关技术在生物强化处理环境污染物中的应用，主要包括：通过分子生物技术育种、筛选、构建高效降解污染物微生物菌株；提供更科学、快捷、准确多样的环境监测和环境评价技术手段；探索微生物与环境污染物间的相互关系，及微生物降解污染物的有关基因定位，相关主要技术有：核酸探针检测、DNA-DNA杂交，rRNA和rRNA基因序列分析。质粒指纹图谱分析、聚合酶链式反应（PCR）、低分子量PNA分布图及由PCR技术发展而带动的基因多态性技术，如变性梯度凝胶电泳（DGGE）、随机扩增多态性DNA技术（RAPD）等。     

几种细菌质粒抽提方法的研究

用 5种不同的方法对 5种不同属细菌共 7个菌株进行质粒的抽提 ,结果显示碱裂解法适于 4种有机物降解菌质粒的抽提 ,而假单胞菌质粒抽提法则适合于 7种菌株。为了获得分离细菌质粒的初步信息 ,可用假单胞菌质粒抽提法进行初步分析 ,进一步的研究需对质粒抽提方法进行比较才可确定最适的方法。     

贫营养和痕量抗生素对质粒抗生素抗性适应度代价的影响

本文针对饮用水系统中营养和抗生素水平对质粒抗生素抗性的适应度代价进行了研究.选取了p ACYC184、RP4和PBR322这3种不同的抗性质粒,发现在不同的营养水平下,抗性质粒的适应度代价具有普遍性.而且,营养水平越低,其适应度代价表现得越明显.另外,痕量浓度的抗生素也会影响抗性质粒的适应度代价.本研究中,小于50%MIC的抗生素浓度对野生菌的损伤或抑制作用不足以抗衡抗性质粒的适应度代价,质粒难以维持.因而,推断在饮用水系统(贫营养和ng·L-1水平的抗生素)中,质粒抗生素抗性的适应度代价较大,质粒不易维持,在饮用水系统中传播和扩散的风险较小.     

接合子细胞强化对生物反应器降解2，4-D效应研究

研究了接合性质粒pJP4在2株纯菌E．coliDH5α、Alcaligenes sp．及好氧颗粒污泥混合菌群中的水平转移情况,并以获得pJP4质粒的接合子Alcaligenes sp．：：pJP4为强化菌种,考察了接合子细胞强化对好氧颗粒反应器和生物膜反应器中难降解有机物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的去除效应．结...     

一株菲降解细菌的分离及其特性

利用平板熏蒸和双氧加合酶活性测定的方法 ,从大庆油田水体中筛选出 1株对菲具有降解活性的细菌 ,Phx1.在LB培养基中 ,能将浓度为 10 0 μg/mL的菲在 2 4h内完全降解 .与无机盐培养基相比 ,LB和牛肉膏蛋白胨培养基能促进此菌对菲的降解 ,尤其能促进对中间产物的进一步转化 .经质粒消除证明 ,Phx1具有 2个质粒 ,且较大的 1个对菲的降解是必须的 .通过对其形态、生理生化特性 ,16SrDNA序列分析 ,鉴定Phx1为土壤杆菌属细菌 ,其 16SrDNA序列与Agrobacterium tumefaciensUP 3、Agrobacterium albertimagni的相似性最高 ,分别达到 97 8%和 96 6 % ,但对向日葵的致瘤实验为阴性 .     

Promotion mechanism of self-transmissible degradative plasmid transfer in maize rhizosphere and its application in naphthalene degradation in soil

Rhizospheres can promote self-transmissible plasmid transfer, however, the corresponding mechanism has not received much attention. Plant-microbe remediation is an effective way to promote pollutant biodegradation; however, some pollutants, such as naphthalene, are harmful to plants and result in inefficient plant-microbe remediation. In this study, transfer of a TOL-like plasmid, a self-transmissible plasmid loaded with genetic determinants for pollutant degradation, among different bacteria was examined in bulk and rhizosphere soils as well as addition of maize root exudate and its artificial root exudate (ARE). The results showed that the numbers of transconjugants and recipients as well as bacterial metabolic activities, such as xylE mRNA expression levels and catechol 2,3-dioxygenase (C23O) activities of bacteria, remained high in rhizosphere soils, when compared with bulk soils. The number of transconjugants and bacterial metabolic activities increased with the increasing exudate and ARE concentrations, whereas the populations of donor and recipient bacteria were substantially unaltered at all concentrations. All the experiments consistently showed that a certain number of bacteria is required for self-transmissible plasmid transfer, and that the increased plasmid transfer might predominantly be owing to bacterial metabolic activity stimulated by root exudates and ARE. Furthermore, ARE addition increased naphthalene degradation by transconjugants in both culture medium and soil. Thus, the combined action of a wide variety of components in ARE might contribute to the increased plasmid transfer and naphthalene degradation. These findings suggest that ARE could be an effectively alternative for plant-microbe remediation of pollutants in environments where plants cannot survive.     

质粒基因强化活性污泥系统对2,4–D的降解

以携带质粒pJP4[含编码2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)降解功能的基因片段]的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443::gfp2x (pJP4::dsRed)为供体菌,通过半连续流实验研究了质粒基因强化对活性污泥系统的2,4-D的降解效应及菌群结构的影响.结果表明,以初始浓度约为320mg/L的2,4-D为唯一碳源,向活性污泥系统投加携带pJP4质粒的基因工程菌P. putida,运行初期,降解促进作用不明显;随着半连续流反应的进行,促进作用显著增强.与对照系统相比,降解速率之差最高为6.67mg/(L·h).从基因强化系统中筛选到1株占有优势的接合子,经鉴定为Alcaligenes sp.::pJP4. Alcaligenes sp.本身不具备降解2,4-D的能力,获得质粒pJP4后,对2,4-D降解能力大幅度提高,与野生型2,4-D高效降解菌Bacillus sp.相当. PCR-DGGE分析表明,在受到2,4-D冲击条件下基因强化的活性污泥系统较对照系统保持了相对更加稳定的菌群结构.     

Characteristics of microbial community functional structure of a biological coking wastewater treatment system

Nitrogenous heterocyclic compounds are key pollutants in coking wastewater; however, the functional potential of microbial communities for biodegradation of such contaminants during biological treatment is still elusive. Herein, a high throughput functional gene array (GeoChip 5.0) in combination with Illumina HiSeq2500 sequencing was used to compare and characterize the microbial community functional structure in a long run (500 days) bench scale bioreactor treating coking wastewater, with a control system treating synthetic wastewater. Despite the inhibitory toxic pollutants, GeoChip 5.0 detected almost all key functional gene (average 61,940 genes) categories in the coking wastewater sludge. With higher abundance, aromatic ring cleavage dioxygenase genes including multi ring1,2diox; one ring2,3diox; catechol represented significant functional potential for degradation of aromatic pollutants which was further confirmed by Illumina HiSeq2500 analysis results. Response ratio analysis revealed that three nitrogenous compound degrading genes- nbzA (nitro-aromatics), tdnB (aniline), and scnABC (thiocyanate) were unique for coking wastewater treatment, which might be strong cause to increase ammonia level during the aerobic process. Additionally, HiSeq2500 elucidated carbozole and isoquinoline degradation genes in the system. These findings expanded our understanding on functional potential of microbial communities to remove organic nitrogenous pollutants; hence it will be useful in optimization strategies for biological treatment of coking wastewater.     

石油烃污染非均质场地微生物群落结构及降解作用

为探究冲洪积扇上游强非均质性石油烃污染场地中微生物降解作用强弱,深入分析场地微生物修复的可能性,选取潮白河上游某典型废弃加油站为研究对象。受冲洪积扇条件控制,区内非均质性强,地下水埋深较大。现场采集土样进行微生物高通量测序分析;装填土柱进行室内淋滤实验,开展微生物降解对比分析。结果表明:未受污染区域（T1）的优势菌门为厚壁菌门（Firimicutes）,优势菌属为Paenisporosarcina,其相对丰度分别为40.1%和34.8%;污染区域可识别的优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）,优势菌属为芽孢杆菌属（Bacillius）,其相对丰度分别为35.1%~52.2%和7.7%~16.8%,石油烃污染物较大程度上改变了区域的微生物群落结构和多样性,埋深和含水条件也是重要的影响因素。微生物降解对比实验表明,吸附作用是初始阶段石油烃污染物的主要去向,柱间出水石油烃浓度差值显示:0~200 h阶段微生物降解作用较为强烈,起主导作用,但去除量小于吸附作用。自然条件下,强非均质石油烃污染场地中石油烃降解优势菌的结构占比较低,数量较少,微生物降解作用微弱。     

二维电场中微生物群落动态及混合有机物降解特征

以正十六烷、环十二烷和芘组成的混合有机污染物为研究对象,在二维对称电场修复平台上,采用电动-微生物联合修复(BIO-EK)的方式,通过分析微生物群落时空动态及混合有机物降解的时空特征,探讨了二维电场中电场强度、微生物群落和污染物降解特征之间的相关性.结果表明,BIO-EK处理过程中,土壤pH和温度在时间和空间上均没有发生明显的变化,微生物群落结构和数量均主要随处理时间而变化,未发生明显的空间上的变化;电场的施加可提高微生物数量,对污染物降解有积极影响,相对于单独的微生物(BIO)和单独的电动(EK)处理,BIO-EK对污染物处理效率最高;不同类型污染物去除率与电场强度均呈正相关.     

Isolation of a Pseudomonas Stutzeri strain that degrades 1,2,4-trichlorobenzene and characterization of its degradative plasmid

The genetic information encoding metabolic pathways for xenobiotic compounds in bacteria often resides on catabolic plasmids. The aim of the present work was to know the location of the genes for degrading 1,2,4-trichlorobenzen. In this paper a 1,2,4-trichlorobenzene-degrading strain THSL-1 was isolated from the soil of Tianjin Chemical Plant using 1,2,4-trichlorobenzene as the sole carbon source. The strain was identified as Pseudomonas stutzeri through morphologic survey and 16S rDNA sequence determination. A plasmid was discovered from strain THSL-1 by using the alkali lysis method. When the plasmid was transformed into E. coli. JM109 by the CaCl₂ method, the transformant could grow using 1,2,4-trichlorobenzene as the sole carbon source and had the degradation function of 1,2,4-trichlorobenzene. Therefore, it could be deemed that the plasmid carried the degradative genes of 1,2,4-trichlorobenzene. The average size of the plasmid was finally determined to be 40.2 Kb using selectively three kinds of restricted inscribed enzymes (HindIII, BamHI, and XholI) for single cutting and double cutting the plasmid pTHSL-1, respectively. __________ Translated from China Environmental Science, 2005, 25(4): 385–388 [译自: 中国环境科学]     

微生物燃料电池降解焦化废水过程研究

焦化废水生化处理流程复杂，污染物降解过程尚不明确，构建无膜空气阴极焦化废水微生物燃料电池，利用循环伏安法、红外分析、微生物群落结构等分析考察了焦化废水的降解过程中，各类有机物含量变化、官能团的变化、有机物异步降解次序及优势菌种的演替.焦化废水中含硫无机物被优先降解，酚类降解次之，含氮污染物历经好氧硝化与厌氧反硝化降解过程，但落后于前者；长链烷烃类降解缓慢；生物群落结构与底物中有机物种类密切相关，初期Desulfurella优先氧化含硫污染物、Flavobacterium降解酚类次之、Nitrospirae氧化降解NH₄⁺-N较为缓慢，随时间延长Alcaligenes、Thiobacillus演变为优势菌落，实现了酚类的降解及NO₃^-的反硝化降解；电池输出电压为470.9mV，最高输出功率密度达12.5mW/cm²，COD、T_phenols、T_surful、TN、NH₄⁺-N的降解分别为85.8%、83.3%、87.5%、43.8%、89.9%.利用微生物燃料电池技术处理焦化废水，一步实现水质净化及能量回收，为废水生物处理控制提供理论和实践参考.     

红树林湿地有机污染生态学的研究评述

有机污染物广泛并持久地存在于天然环境中,能够破坏生态环境,危害人体健康。红树林具有特殊的生态和环境特性,是吸收和积累多种有机污染物的理想场所。本文介绍了红树林生态系统有机污染物的分布及来源,总结了有机污染物对红树植物和动物的影响;评述了有机污染物在红树植物中的积累以及根际微生物对其的降解。最后,提出未来可能的发展方向,主要包括:（1）开展并建立红树林大量有机污染物的基础数据库;（2）研究典型有机污染物在红树林生态系统中的形态及迁移转化规律,同时探究其对红树植物和顶级捕食者的潜在毒性。（3）建立有机污染物浓度与生态效应的量化关系,利用模型评估有机污染物的直接毒性效应和间接生态效应。（4）加强红树林湿地微生物多样性调查,探究沉积物微生物对典型有机污染物的降解机理。     

芘污染盐碱土壤微生物-电动修复效率影响因素

以芘污染盐碱土壤为供试土壤,采用高通量测序技术对微生物-电动联合修复（BIO-EK）芘的过程中微生物群落结构进行了监测,结合芘浓度和微环境变化特征,分析了BIO-EK修复过程中微生物群落结构与污染物浓度和土壤微环境变化之间的相关性.结果表明,91d后BIO-EK中芘浓度由288.03mg/kg降至73.40mg/kg,而微生物修复（BIO）和电动修复（EK）使芘浓度分别降至114.23,150.27mg/kg.芘的降解速率在前期较大,随着处理时间的延长则逐渐降低.同时,电场的施加使一些土壤环境因子（温度、湿度和pH值）和微生物群落结构发生了明显变化.典型对应分析（CCA）表明,对微生物群落结构影响最大的因素为土壤pH值,其次为芘浓度和土壤温度,而微生物群落结构变化又是导致芘不能持续高效降解的重要原因.因而,通过调节土壤微环境、构建高效降解菌群等方式对BIO-EK修复过程进行调控,有望达到持续高效降解污染物的目的.