极端油藏微生物多样性分析

文章通过对哈得油田超高温、超高盐油藏油水样品中微生物种类多样性和优势菌群的研究,考察极端油藏内源微生物的分布特征,探讨生物采油技术在超高温、超高盐油藏条件下的应用可行性。采集哈得油田HD1-1H、HD1-9H、HD1-15H、HD1-21H和HD1-23H 5组水平井油水样,利用第二代高通量测序技术测定油水样品内微生物的16S rDNA V3-V4变异区序列,应用QIIME软件整理和统计样本序列数目和操作分类单元(OTUs)数量,分析物种的丰度、分布和多样性,以及不同井微生物物种多样性丰度的差异。哈得油水样中内源微生物资源丰富,5组油水样属水平的微生物类群数分别为196、199、184、212和220,微生物在分类种类和所占比例上具有显著差异。优势菌群中有多种明确的采油功能微生物,如芽孢杆菌属、假单胞菌属、乳球菌属等。该研究明确了哈德油田具有较丰富的微生物采油物质基础,丰富了对超高温、超高盐极端油藏微生物多样性的认识,拓展了生物采油技术在极端油藏中的应用范围。     

青藏铁路沿线土壤可培养微生物种群多样性分析

选择青藏铁路沿线不同海拔高度的10个地点采集土壤样品,采用3种不同的培养基分离培养其中的微生物;提取各土壤样品可培养微生物菌体基因组DNA,进行16S rDNA的PCR扩增,对可培养微生物种群多样性进行分析.结果表明,该地区可培养微生物的数量为1×106～8×106 CFU/g.16S rDNA序列分析发现,分离培养的微生物主要包括厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门γ亚群(Gammaproteobacteria) 3个类群,分别占菌株总数的53.1%,29.6%和16.0%.其中,Bacillus sp.为优势菌属,占菌株总数的29.6%;Bacillus simplex为优势种,占菌株总数的12.3%.      

玉门油田污染荒漠土壤石油降解菌多样性

为探索石油污染荒漠土壤石油降解微生物多样性、筛选高效石油降解菌,采用涂布平板法从石油污染荒漠土壤分离具有石油降解能力细菌,采用细菌形态观察和16S rRNA基因序列分析其多样性,并设计特异性引物,对分离细菌降解相关基因进行检测.结果表明,分离的37株细菌分别属于放线菌纲(Actinobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β变形菌纲(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和α变形菌纲(Alphaproteobacteria),分别占35.14%、32.43%、13.51%、13.51%、5.41%,归属于21个属的34个种类.优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus),占总数的51.35%,其中有36株细菌能以石油为唯一碳源稳定生长,对原油有明显的降解能力.在石油质量浓度为1 500 mg/L的基础培养基中,菌株YM43在培养7 d后对石油的降解率达55.47%,另有8株细菌的降解率不低于30.55%,11株细菌的降解率介于10.05%~28.37%,18株细菌的降解率不高于8.05%. PCR检测表明,有25株细菌含有烷烃单加氧酶基因,6株含芳烃双加氧酶基因,6株含联苯双加氧酶基因,4株含萘双加氧酶基因,3株含甲苯双加氧酶基因,2株含邻苯二酚双加氧酶基因.研究显示,石油污染荒漠土壤中可培养细菌具有高度多样性,分离的菌株有较强的石油降解能力,其降解功能与所存在的降解基因有关.      

PCR-DGGE技术在城市污水化学生物絮凝处理中的特点

通过PCR-DGGE等分子生物学技术可以不经过常规培养直接从活性污泥和生物膜样品中提取DNA,对16Sr DNA V3区进行PCR扩增,结合DGGE(变性梯度凝胶电泳),从而分析活性污泥与生物膜中微生物种群结构.研究证实,活性污泥培养前后微生物种群结构发生很大的改变.同时对2种污水处理工艺中微生物种群结构进行了对比研究,对同一反应器不同位置微生物分布以及不同工况下的微生物种群结构进行了初步探讨.测定了活性污泥中部分菌种的16S rDNA V3区片段序列,通过NCBI(美国国立生物技术信息中心)基因库比对,初步确定细菌的属.结果显示,PCR-DGGE结合测序技术是一种完全可行的快速进行环境学样品微生物研究的分析方法.     

生物转鼓过滤器反硝化去除NO过程中微生物群落结构多样性解析

采用PCR-DGGE技术分析了生物转鼓过滤器(RDB)反硝化去除NO过程中的微生物多样性.研究结果表明,RDB中存在16种优势菌,并且沿填料径向不同位置的DGGE图谱差异性不大,细菌群落结构具有较高相似性.通过DGGE图形比较和微生物群落生物多样性指数计算,发现在RDB内加入CuⅡ(EDTA)络合剂后,NO去除率上升,而微生物群落多样性先增加后又下降,但群落结构变化不显著.对DGGE图谱中8条主带进行回收、扩增、克隆和测序,结果显示RDB中微生物群落主要由Cytopahga-Flexibacteria-Bacteroides(CFB)group Bacteroides、β-Proteobacterium、γ-Proteobacterium和Clostridium sp.组成.反硝化功能与条带G-5(属于γ-Proteobacterium)和G-6、G-8(属于β-Proteobacterium)所代表的菌种相关,相似性≥98%.G-3序列与GenBank数据库中2个最相似序列的相似性只有93%和92%,表明这个条带所代表的微生物可能为新的未培养微生物.     

祁连山七一冰川及融水中细菌多样性的研究

通过荧光显微镜测定细菌密度,利用分离培养和16S rDNA序列分析细菌种类多样性,对祁连山七一冰川雪及融水中的细菌数量和多样性进行了研究.结果表明,七一冰川雪及融水中微生物总数为103~105cells.mL-1,可培养细菌数为0~600cfu.mL-1.恢复出的22株不同种类的细菌隶属于Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes和a,β,γ-Proteobacteria共6个类群,其中Bacteroidetes占总类群的80%,为优势类群;Pedobacter和Pseudomonas属为优势菌,占可培养细菌数量的90%.与青藏高原、南北极冰雪中微生物的比较分析发现Pantoea、Providencia、Terrabacter及Aerococcus这4个属和Oxalobacteraceae细菌是七一冰川的地方种类,在其它低温环境中未被发现.     

降解石油丝状真菌的筛选及其降解特性

从大庆石油污染土壤中分离得到14株石油降解丝状真菌,用以筛选可高效降解石油的菌群. 经过ITS(转录间隔区序列)分析,其中9株属于镰孢霉属(Fusarium sp.),2株属于黄白生丛赤壳菌属(Bionectria sp.),另外3株分别属于葡萄穗酶菌属(Stachybotrys sp.)、曲霉属(Aspergillus sp.)和雅致放射毛霉属(Actinomucor sp.);在固体培养基中各菌株的生长速率差异显著(P<0.01). 不同菌株能够特异降解不同的石油组分. 将筛选的优势菌株组成2个菌群,菌群1由菌株3、D2、D3和D52组成,菌群2由菌株3、6、D2和D3组成,分别考察单菌和2个菌群对原油的降解效果,结果表明:菌株原油降解试验30d后,单菌菌株D52对原油去除率最大,为64.25%;菌群1和菌群2对原油的去除率较高,分别达到74.55%和72.64%,可以考虑用于污油生物修复治理的工程菌群开发研究.      

超声波促进好氧/缺氧污泥消化过程中细菌群落结构分析

应用基于16S rDNA的PCR-DGGE对超声波-好氧/缺氧污泥消化过程中微生物种群的多样性进行研究.通过SDS细胞裂解法提取不同时期污泥中的基因组DNA,采用通用引物进行V3区域PCR扩增,长约190 bp的PCR产物经DGGE分离后,获得污泥微生物群落的DNA特征指纹图谱,对条带进行切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立系统发育树.DGGE图谱表明,在反应器运行的不同时期,微生物群落结构发生动态演替.5、10、15、20、25 d微生物相似性与0 d相比分别为61.2%、48.2%、46.4%、42.6%、41.7%,总细菌Shannon指数经历了一个从逐渐减少到趋于稳定的过程,这表明超声波改变污泥内部性质,导致微生物多样性的降低.UPGMA聚类分析将DGGE图谱区分为三大族群并对应于不同运行时期.测序结果表明,超声波-好氧/缺氧污泥消化中微生物群落主要为Firmicute、Genuscitrobacter、Bacilli、α-Proteobacteria、β-Proteobacteria.     

玄武湖微囊藻水华暴发及衰退期细菌群落变化分析

为探索微囊藻水华期间细菌群落的变化及了解水华的动态变化提供线索,采集玄武湖水华暴发及衰退期3个湖区内的水样,采用微生物传统方法,对水体中可培养细菌进行了分离鉴定,并通过变性梯度凝胶电泳技术(DGGE),对水体中细菌16S rDNA V3可变区的PCR扩增片段进行分离,分析了所得到的细菌群落特征DNA指纹图谱,并对其中的优势细菌进行16S rDNA 序列系统发育分析.结果表明,玄武湖微囊藻水华期间水体内细菌主要属于3大类群,包括Proteobacteria、Firmicutes和Baeteroides;水华暴发期,Firmicutes、Bacteroides、α-、β-、γ-Proteobacteria分别占总数的31.25%、25%、18.75%、12.5%、12.5%,优势菌为16种,生物多样性高;水华衰退期γ-Proteobacteria菌群比例上升至50%,其次为Firmicutes和α-Proteobacteria,分别占总数的33.3%和16.7%.水体内原有的Hydrogenophaga、Vogesella、Sphingomonas、Exiguobacterium等菌属消亡,优势菌种数减少至6种,但细菌数量增大;Pseudomonas与Bacillus在水华暴发和衰退期一直处于优势,但优势菌的种类发生改变;同一时期内,藻华相对密集的湖区优势菌种数相对较少,生物多样性相对较低.微囊藻水华暴发与衰退期水体中细菌群落的变化,可能与藻体聚集与消散而引起的水体中有机物浓度及形态等环境因子的变化有关,此外.藻体密集程度也可能对细菌群落生物多样性有一定影响.     

柴达木盆地达布逊盐湖微生物多样性研究

本研究采用高通量测序与传统培养技术相结合的方式研究达布逊湖微生物的多样性。结果显示,达布逊盐湖中的细菌多样性与丰度远高于古菌。高通量测序所得的16SrRNA基因序列分别归属广古菌门(Euryarchaeota),放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),变形菌门(Proteobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)。广古菌门序列占原核微生物(细菌与古菌之和)的5.5%,以嗜盐的盐杆菌科(Halobacteriaceae)为主,而属于放线菌门、拟杆菌门、变形菌门和疣微菌门的细菌序列分别占原核微生物的53.0%、25.8%、14.1%和1.6%。定量PCR结果显示,达布逊盐湖水体中的细菌和古菌16S rRNA基因丰度分别为3.27×107和4.35×104拷贝/毫升。培养分离获得的纯细菌菌株分别属于假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)。古菌菌株则分别属于盐杆菌科的盐盒菌属(Haloarcula)、盐红菌属(Halorubrum)和盐棍菌属(Halorhabdus)。本研究为青藏高原盐湖微生物资源的开发和利用提供了有利的数据支持。     

石油污染对土壤微生物群落影响及石油降解菌的筛选鉴定

为研究石油污染对土壤中细菌群落结构及土壤理化性质的影响,分离筛选石油降解菌,从陕北宝塔、吴起、靖边和延长4个县区采集石油污染土壤和未受石油污染土壤,测量土壤中石油、有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷、速效钾的含量以及pH;采用高通量测序技术对2种土壤中细菌群落结构进行比较分析;并以石油为唯一碳源,从石油污染土壤中筛选高效石油降解菌,并对所筛选的高效石油降解菌进行16S rDNA鉴定。陕北4个县区石油污染土壤中铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量分别降低了0.57,6.63,4.34,8.91 mg/kg,有机质含量增加了2~21倍。石油污染土壤中细菌群落的丰富度和多样性均降低,其中变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)为主要菌门,分枝杆菌属(Mycobacterium)为丰度最高菌属。以石油为唯一碳源,分离得到8株石油降解菌,其中菌株OS33和菌株OS62-1在5 d内的石油降解率分别为80.51%和81.60%,经鉴定OS33为迪茨氏菌(Dietzia sp.),OS62-1为红球菌(Rhodococcus sp.)。石油污染发生后,土壤中细菌群落的丰富度和多样性降低,筛选的8株石油降解菌中OS62-1石油降解率最高,研究结果进一步丰富了陕北地区石油降解菌菌种资源库。     

分离海洋不动杆菌及其对石油烃降解性能研究

石油降解菌在石油污染生物修复技术中起到非常重要的作用。本研究分别以渤海湾油污区采集的水样,油样,水油泥混合样为材料富集分离石油降解菌,对其进行生理生化及分子生物学鉴定,并采用GC-MS测定烷烃、环烃、芳香烃等石油烃组分的变化。其中3株菌具有较高石油烃降解能力,16SrRNA序列分析表明该3株菌均与不动杆菌属（Acinetobacter）有99%序列相似性,可初步鉴定为不动杆菌属（Acinetobacter）。3株菌的石油烃降解能力依次为Tust-DM21＞Tust-DC12＞Tust-DW04,对原油成分的降解效果依次为烷烃＞芳香烃＞环烃。其中菌株Tust-DM21为一株高效石油烃降解菌,28℃于富集培养基培养10 d后,对烷烃（C10~C30）的降解率可达98%,对芳香烃和环烃的降解率达88%。研究表明,Tust-DM21菌株对烷烃,环烃,芳香烃都有较强的降解能力,是一株具有较好开发前景的石油降解菌。     

石油降解低温细菌的筛选及降解特性的表征

从石油污染土壤中,通过低温富集,筛选并鉴定得到7株低温石油降解细菌。基于菌株降解石油组分特性,构建6组低温石油降解菌群,利用5 L发酵罐,并通过尾气分析仪在线监测菌群石油降解过程中的CO₂产生和O₂消耗变化,评价菌群的石油降解能力。由Arthrobacter sp. JLH 001,Acinetobacter baumannii JLH 002,Pseudomonas fragi JLH 003和Arthrobacter sp. JLH 006组成的菌群降解石油效果最佳,48 h后CO₂的产生值和O₂的消耗值达到最高,在15 ℃时、72 h后能完全降解1%的石油,并且在25 ℃时降解速度显著增强。结果表明:石油污染土壤的原位生物修复可通过低温石油降解菌群的添加实现高效及快速修复。     

土壤中多环芳烃微生物降解能力模拟

为了揭示微生物菌种(组合)对土壤中PAHs(多环芳烃)降解率的影响以及不同类型PAHs抗微生物降解能力的差异,分析了北京市6个不同环境功能区土壤中微生物种类及其分布特征,从中筛选出部分微生物菌种对典型PAHs和原油进行降解模拟试验,对比分析微生物对不同PAHs降解能力的差异.结果表明:① 不同菌种组合对PAHs的降解能力存在明显差异,与假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌混合菌相比,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌混合菌对PAHs的降解率高0.6%~4.5%;② 在相同降解条件下,不同PAHs的降解率存在明显差异,在单体培养基中,LMW PAHs(低环数PAHs)的降解率在25.3%以上,而HMW PAHs(高环数PAHs)的降解率都小于20.1%;③ 在单体培养基与混合培养基中PAHs的降解能力也存在一定差别,单体培养基中PAHs的降解率较混合培养基中高4.2%~26.6%;④ 无论在单体培养基中,还是混合培养基中这些化合物的降解率均存在随着降解时间的增加而增大的现象;⑤ 在原油培养基中不同PAHs的降解率更为复杂,并且出现了中低分子量PAHs降解率随降解时间增加反而降低的假象,这可能是由于随着时间增加,微生物对PAHs的降解能力加强,原油中含烷基的PAHs基团降解或HMW PAHs被微生物降解产生LMW PAHs中间产物造成.研究显示,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌对HMW PAHs和LMW PAHs均有明显的降解效果,但不同PAHs的降解率存在明显的差异,即使是同一单体化合物,在单体培养基、混合培养基和原油培养基三种不同的降解条件下,其降解率也具有不同程度的差别.      

Adaptability of microbial inoculators and their contribution to degradation of mineral oil and PAHs

Five dominant bacteria strains（A cetobacter sp., Alcdigenes sp., Micrococcus sp., Arthrobacter sp. and Bacillus sp.） and five fungi strains （Cephalosporium sp. Ⅰ, Cephalosporlum sp. Ⅱ, Aspergillus sp. Ⅰ, Aspergillus sp. Ⅱ and Fusarium sp.） isolated from petroleum-contaminated soil were used to assess the potential capability of mineral oil and PAH enhanced degradation separately and jointly using the batch liquid medium cultivation with diesel oil spiked at 1000 mg/L. The experiment was performed on a reciprocal shaker in the darkness at 25℃ to 30℃ for 100 d. The dynamic variation in the activity of microbial inoculators in each treatment and the degradation of the target pollutants during the period of experiment were monitored. Results showed a more rapid biodegradation of mineral oil and PAHs at the beginning of the experiment （about 20 d） by dominant bacteria, fungi and their mixture than that of the indigenous microorganisms, however, thereafter an opposite trcnd was exhibited that the removal ratio by indigenous microorganisms was superior to any other dominant treatments and the tendency lasted till the end of the experiment, indicating the limited competitive capability of dominant microorganisms to degrade the contaminants, and the natural selection of indigenous microorganisms for use in the removal of the contaminants. At the end of the experiment, the removal ratio of mineral oil ranged from 56.8 % to 79.2 % and PAHs ranged from 96.8 % to 99.1% in each treatment by microbial inoculators,     

耐盐石油烃降解菌的筛选鉴定及其特性研究

为得到高效耐盐石油烃降解菌,从黄河三角洲石油污染盐渍化土壤中分离出39株细菌,经液体培养初筛和土壤培养复筛实验,得到1株高效耐盐石油烃降解菌BM38.通过形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列分析,确定该菌为恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）.通过液体培养实验,研究了BM38的耐盐和产生物表面活性剂特性以及对不同烃的利用能力.结果表明,在含0.5%～6.0%NaCl液体培养基中BM38生长良好,属中度耐盐菌.在高盐环境下BM38具有较强的分解石油烃能力,其中在含1.0%NaCl液体培养基中,降解7 d后,原油降解率达到73.5%;在含盐量0.22%和0.61%土壤中添加BM38,降解40 d后,土壤总石油烃降解率达到40%以上.BM38能产生一种生物乳化剂,盐浓度对这种乳化剂的乳化能力影响较大,当NaCl浓度增加到1.0%,乳化值（EI24）开始迅速降低,但在NaCl浓度为2.0%时,EI24仍达到61.0%.BM38能够利用环己烷、甲苯、异辛烷、菲和正十六烷为唯一碳源生长,其中对正构烷烃和芳烃具有较强的利用能力.     

餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物多样性分析

采用PCR-DGGE等分析手段,研究了餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物种群动态变化.结果表明,餐厨垃圾不灭菌而接种的开放式发酵体系中微生物的多样性高于灭菌后接种的非开放式发酵体系,而乳酸产量也是前者高于后者.说明发酵体系中的微生物多样性与乳酸产量有很大的相关性.通过对部分条带的测序可知,餐厨垃圾开放式发酵体系中除含有接种用的嗜淀粉乳杆菌外,还含有很多土著乳酸菌,如Lactobacillus sp.、Lactobacillus casei和Lactobacillus plantarum,以及土著水解菌,如假单胞菌属(Pseudomonas sp.)等,这些土著菌的存在是促进乳酸发酵的重要因素.PCR-DGGE结合技术对于成分复杂的餐厨垃圾中的细菌种群结构的动态变化分析是可行的.