用于分子生态学研究的堆肥DNA提取方法

分子生态学为堆肥微生物的研究提供了新的技术手段,DNA的提取是该技术的基础,但由于腐殖酸类物质的污染,增加了堆肥微生物总DNA的提取难度.采用了3种不同的方法(溶菌酶法、超声波破碎法和蛋白酶K-CTAB法)从堆肥中提取微生物的总DNA,使用核酸和蛋白质分析仪检测后表明3种提取方法获得的DNA产量均较高;琼脂糖凝胶电泳结果表明其长度约为23 kb;使用细菌16S rRNA基因通用引物(27F和1 495R)对总DNA进行PCR扩增,都获得了几乎全长的16S rDNA序列(约1.5 kb);利用限制性内切酶(Hae Ⅲ和AluⅠ)对纯化后的PCR产物进行RFLP分析,结果表明3种方法提取的DNA反映了比较一致的微生物多样性.虽然3种方法各有优缺点,但其提取的DNA都可以用于堆肥微生物的分子生态学研究,可以根据实际需要选用某一种方法用于提取堆肥总DNA.     

生物陶粒与生物活性炭上微生物群落结构的PCR-SSCP技术解析

采用PCR-SSCP(单链构象多态性)技术,以16S rRNA基因的V4-V5区为靶对象,分析用于饮用水处理的生物陶粒和生物活性炭上的微生物群落结构.对生物陶粒和生物活性炭上的微生物分别进行超声波洗脱、R2A和LB平板培养后提取基因组DNA.结果表明,除生物活性炭超声波洗脱不能提取到DNA外,其他处理均能提取到大小在10 kb以上的基因组DNA,但所提取的量有较大差异.以提取的DNA为模板分别进行PCR,均能扩增到408 bp的基因片段.这些片段经λ核酸外切酶消化处理后进行SSCP电泳.结果显示,超声波洗脱、R2A和LB培养对试验结果影响不明显.生物陶粒的微生物基因扩增片段SSCP图谱相同,且只出现1条带.测序后与基因组数据库对比,结果显示其与uncultured Pseudomonas sp. clone FTL201 16S rDNA （GenBank登录号AF509293.1）片段同源性为92%.生物活性炭的微生物基因扩增片段SSCP图谱也相同,但有2条带.测序对比的结果表明, 这2个基因片段与Bacillus sp. JH19 16S rDNA （GenBank 登录号DQ232748.1）片段和Bacterium VA-S-11 16S rDNA （GenBank登录号AY395279.1）片段的同源性分别为100%和99%.     

同时提取土壤微生物DNA和RNA方法的研究

获得高浓度、大片段、多样性程度高的土壤微生物总DNA是研究土壤微生物群落结构的分子生态学基础.研究采用PBS缓冲液洗涤土壤样品,结合SDS裂解微生物细胞的方法,同时提取分别添加小麦秸秆粉和油菜秸秆粉的两种土壤样晶的微生物DNA和RNA.对提取出的DNA和RNA进行酶切,基因组PCR和反转录PCR,实验结果表明该法提取的...     

固态发酵过程中微生物总DNA提取方法比较

为了分析固态发酵过程中微生物群落的多样性及演替情况,对比研究了从固态发酵中提取细菌和真菌DNA的3种方法--溶壁酶法、超声波法、液氮研磨 CTAB法.使用紫外分光光度计测定了由不同提取方法得到的DNA的产量与纯度;使用细菌16S rDNA基因通用引物(341F和907R)和真菌18S rDNA基因通用引物(NU-SSU-0817和NU-SSU-119)对DNA进行了PCR扩增;采用DGGE(变性梯度凝胶电泳)法对固态发酵中细菌和真菌的多样性进行了分析.结果显示,3种方法得到的粗提和纯化DNA长度均约为23 kb;细菌和真菌PCR产物长度分别约为586 bp和422 bp.细菌和真菌PCR产物的DGGE分析表明,3种方法提取的DNA所反映的微生物多样性比较一致;但紫外分光光度计测定结果表明溶壁酶法提取固态发酵中微生物总DNA产量最高,超声波法次之,液氮研磨 CTAB法最低.     

宏基因组研究及其应用研究进展

传统的微生物培养方法损失了近乎99%的微生物资源,而宏基因组研究能够直接从环境中提取全部微生物基因组DNA,通过构建宏基因组文库并结合适当的筛选方法,得到目的基因及其表达蛋白,该研究能够最大限度地开发微生物的序列空间。文章简要概述了宏基因组研究的产生、原理及其在生态学方面的发展和对新基因资源的开发和利用。     

活性污泥高质量RNA快速提取方法研究

通过比较RNA产量、纯度、降解程度、特定基因的扩增能力、微生物多样性等评价指标,考察和探讨了5种不同RNA提取方法对活性污泥总RNA提取效果的影响并最终建立了一种快速、有效的活性污泥RNA提取方法,即在TENP和PBS洗涤沉淀污泥的基础上,分别采用溶菌酶和TRIzol裂解活性污泥细菌、氯仿去除细菌裂解液中的蛋白和大部分DNA、异丙醇沉淀核酸和DNase I水解残留DNA后,最后进一步用离心柱纯化RNA.结果表明,这种方法可以有效提取高质量的菌群RNA,不仅提取的RNA总量多(每g污泥可提取169.6μg RNA)、纯度高、降解程度低、完整性好、具有丰富的生物多样性,而且可同时进行16SrRNA和amoA基因的RT-PCR扩增反应;与其它方法相比,性价比高,具有明显的优越性,适用于活性污泥RNA的大量提取,同时,T-RFLP结果证明RNA提取方法对分析样品的微生物种类和丰度分析结果影响较大,不同的RNA提取方法所获得的微生物群落基因多样性及其种类、丰度均不同.本研究建立了一种快速、有效的高质量RNA提取方法,将在监测活性污泥菌群动态变化、菌群代谢功能学、微生物群落芯片等研究上具有重要意义.     

一种高效提取焦化废水活性污泥总DNA的方法

对焦化废水活性污泥中微生物建立高质量的总DNA提取方法是开展分子生态学研究的重要前提.通过反复冻融-蛋白酶K-SDS、溶菌酶-反复冻融-SDS及溶菌酶-反复冻融-蛋白酶K-SDS这3种综合方法对焦化废水活性污泥总DNA进行提取,以OD260/OD280、OD260/OD230、产率、片段完整性、片段大小5个指标来评价样品总DNA的提取效果.结果表明,溶菌酶-反复冻融-蛋白酶K-SDS法所提取的总DNA的OD260/OD280值约为1.8,产率为1.90～16.30 μg·g-1,片断完整性好,主带清晰,大小约为23 kb,其PCR反应抑制物少,能够直接进行16S rRNA基因的PCR扩增.溶菌酶-反复冻融-蛋白酶K-SDS法能够为焦化废水活性污泥中微生物的分子生态学研究提供高质量的总DNA.     

北戴河近岸沉积物中微生物16SrDNA的PCR—RFLP分析

采用间接法提取了北戴河地区近岸沉积物中微生物的总DNA,以细菌的通用引物27F和1492R扩增16S rDNA片段,将扩增产物克隆到T-载体上,并转化大肠杆菌感受态细胞,构建沉积物中细菌16S rDNA克隆文库.PCR扩增基因文库中插入的16S rDNA外源片段,用两种限制性内切酶Hha Ⅰ和Rsa Ⅰ分别酶切,获得该海洋沉积物131个克隆的酶切指纹图谱.结果表明:HhaⅠ和Rsa Ⅰ联合酶切产生了41个基因分型,文库的覆盖度达74.81%,Hha Ⅰ和Rsa Ⅰ单酶切产生的基因分型分别为30和22,但文库的覆盖度高:克隆文库中存在一种优势类群,占总克隆的23%.16S rDNA测序结果表明:北戴河近岸沉积物中的细菌在分类方面主要属于α-和γ-变形杆菌亚门.     

厌氧氨氧化活性污泥DNA高效提取方法探究

为了揭示自动和手动抽提方法所得DNA的差异,分析该差异所造成的本质原因,探求提高厌氧氨氧化(Anammox)活性污泥DNA抽提效率的方法;通过不同人员自动和手动抽提Anammox活性污泥,比较DNA得率与质量,发现手动抽提DNA浓度显著高于自动抽提(P0.05)、DNA质量与自动提取结果无显著差异(A260/280值在1.8~2.0之间);比较不同人员抽提效率,结果表明自动抽提DNA浓度和质量稳定性高于手动抽提。通过调整自动抽提裂解液、洗脱液、污泥用量优化自动提取过程,发现350 mg活性污泥(13 000r/min离心3 min)、900μL裂解液、100μL洗脱液提取的DNA效率最高,是自动提取的最优使用量,对DNA抽提效率的影响由大到小依次为洗脱液、污泥用量、裂解液。综上,手动抽提用于杂质含量少、微生物丰度低的样品,误差较小,自动抽提用于杂质繁杂、微生物富集较好的样品,抽提稳定性较高。     

城市污水厂活性污泥强化自养反硝化菌研究

采集北京高碑店城市污水厂的反硝化污泥样品,以硫磺作为电子供体进行驯化培养. 测定污泥的增长率来确定污泥活性,分别测定NO^-₃-N、SO^2-₄浓度来确定硝酸盐的去除效率和硫酸盐生成速率. 当硝酸盐去除率达到90%以上时,提取污泥中微生物总DNA,构建16S rRNA基因片段克隆文库来分析细菌群落结构. 结果表明,污泥的增长率为0.177 g/(L·d),污泥中硝酸盐浓度与时间的关系符合一级反应. 污泥中细菌类群主要为Beta-Proteobacteria、Deta-Proteobacteria、Gamma-Proteobacteria和Unclassified bacteria,其中Beta-Proteobacteria类细菌占主导地位. 在成熟的反硝化污泥中,自养反硝化菌Thiobacillus denitrificans占所占比例高达48.65%. 此外,反应器中还存在Denitratisoma sp.、Curvibacter sp.、Thermomonas sp.、Geobacter sp.等细菌. 对自养反硝化污泥中细菌多样性的研究有利于优化反应条件,从而提高污泥的硝酸盐去除率.     

乳品废水活性污泥总DNA提取方法的比较

为了从乳品废水活性污泥中快速提取总DNA,本文系统对SDS高盐缓冲液抽提法、冻融+SDS高盐缓冲液抽提法、溶菌酶+SDS抽提法与冻融+溶菌酶+SDS抽提法等4种抽提活性污泥总DNA方法做了比较研究,并对提取的DNA浓度以及通过PCR扩增技术对DNA的质量进行了检测。结果表明:4种方法均可从乳品废水活性污泥中提取出DNA4,种方法提取的DNA总量与纯度存在差异,其中采用冻融+SDS高盐缓冲液抽提活性污泥总DNA效果最好,以该方法提取的总DNA为模板,PCR扩增16 SrDNA,可扩增出分子量为1.5 Kb左右的DNA产物。本文为研究乳品废水活性污泥总DNA的提取提供了一种简便、快速的方法。     

微波消解火焰原子吸收光谱法测定土壤中六价铬

目前用于土壤中六价铬检测的提取方法较为单一,一般是使用HJ 1082—2019《土壤和沉积物 六价铬的测定 碱溶液提取-火焰原子吸收分光光度法》中提到的碱溶液提取法. 但该方法在进行大批量土壤检测时存在耗时长、试剂用量大、温度不易控制等问题. 因此,建立高效、准确的土壤中六价铬测试方法,对开展土壤中六价铬污染风险评价及修复工作具有十分重要的意义. 本研究提出了微波消解火焰原子吸收光谱法,用于快速、准确测试土壤中六价铬. 通过开展提取剂组成与用量、微波消解方式、消解液过滤及pH调整等参数优化研究,确定了土壤中六价铬提取与测试的优化条件:消解液组成为碱性提取液20 mL、氯化镁100 mg、磷酸氢二钾-磷酸二氢钾缓冲溶液0.2 mL,3次微波消解,消解液用中速定量滤纸过滤,待测液pH调节至7.0~8.0. 在优化条件下,土壤六价铬的有证标准样品的测量结果均在标准值范围内,土壤基体加标回收率为85.5%~88.7%,相对标准偏差为7.6%~8.0%. 与HJ 1082—2019相比,本文建立的微波消解火焰原子吸收光谱法更适用于大批量土壤样品的六价铬检测分析,所采用的微波消解技术,操作相对简单、提取效率较高,易于在不同种类实验室中普及和推广,可为土壤中六价铬的快速准确检测提供技术支持和方法补充.      

应用in vitro法评估土壤性质对土壤中Pb的生物可给性的影响

选取22种典型土壤样品,应用2种in vitro(体外模拟)试验方法——SBET法(simple bioaccessibility extraction test,生物有效性简化提取法)和PBET法(physiologically-based extraction test,生物原理提取法),定量阐明土壤性质对Pb的生物可给性的影响. 结果表明:①SBET法中Pb的生物可给性为18.78%~77.08%,平均值为44.14%;PBET法中Pb的生物可给性为0.72%~50.51%,平均值为13.77%. 除赤红壤和贵州黄壤外,其余20种土壤样品均表现为SBET法中Pb的生物可给性显著高于PBET法,并且随着土壤pH的增长,2种方法的差距更加显著. ②逐步回归分析结果表明,在SBET法中,对土壤Pb的生物可给性影响最大的因子是土壤中w(黏粒),其次为pH,二者可以解释69.49%的Pb的生物可给性的变化;在PBET法中,对土壤Pb的生物可给性影响最大的因子是pH,其次为w(黏粒),二者可以解释73.65%的Pb的生物可给性的变化. 研究结果说明,污染土壤中Pb的生物可给性可以根据土壤pH和w(黏粒)进行预测.      

EDTA溶液修复重金属污染土壤的效果及金属的形态变化特征

采用0.05mol·L^-1的EDTA作为萃取剂,在一定的萃取条件下,对2种尾矿土壤中重金属进行土壤柱萃取实验,并采用优化的BCR(European Community Bureau of Reference)连续萃取方案对萃取前后的Pb、Zn、Cu和Cd进行形态分析.研究EDTA对4种金属的萃取效率及萃取前后的形态变化特征.结果表明,EDTA能有效的从土壤中萃取该4种金属,萃取效率依次为:Cd>Zn>Cu>Pb;金属的4种形态均能被EDTA萃取;在浅层土壤中,EDTA对酸可提态的金属的萃取效果尤为显著;在深层土壤中,酸可提取态、氧化物结合态、有机结合态和残余态4种形态的金属萃取效果,随着土壤柱深度的增加而降低.     

红树林及其土壤

红树林及红树林潮滩盐土广泛分布在世界低纬度海岸地区,是热带、亚热带的一种特殊自然资源,在生产和科研上都具有重要的意义。国内外许多学者从地植物学或土壤学科方面作过不少调查研究和报道。由于红树林及其土壤是热带、亚热带海岸特殊景观的主要组成部分,彼此间有着密切的相关性,尤其在红树植物生态、生理特征和土壤基本特性等方面。本文是在近几年广东省海涂土壤资源调查基础上进行一些探讨,为保护、发展我省红树林资源,及合理利用其土壤资源提供一些科学依据。     

低分子量有机酸提取土壤中部分重金属的拟合模型研究

为研究不同浓度低分子量有机酸与提取的土壤重金属含量之间的关系,本文以采自安徽省安庆市某铜矿区及其周围的土壤为例,通过浸提法,研究了不同浓度苹果酸、甲酸对采样点土壤中重金属Cu、Mn、Zn、Pb提取能力的影响并进行模型拟合.结果表明:不同浓度苹果酸和甲酸对采样点土壤中重金属的提取量不同,两种有机酸对低pH、高重金属含量采样点及其周围土壤中的重金属提取量较大,两种低分子量有机酸对S6采样点的重金属Mn的提取量最大,分别为322.5 mg·kg~(-1)和193.58 mg·kg~(-1),提取率达70.02%和42.03%,Zn、Pb次之,Cu最低;随着苹果酸、甲酸浓度的升高,土壤中重金属Cu、Mn、Zn、Pb的提取量增加,苹果酸对土壤中重金属的提取能力大于甲酸;拟合模型对于两种低分子量有机酸与其提取的土壤中部分重金属含量之间的关系,具有较好的拟合性,其决定系数R~2在0.8293～0.9990之间,都具有显著性(p0.05),该模型可以定量表征低分子量有机酸对土壤重金属的提取能力,此研究结果为土壤中重金属的固定化和增强植物修复受重金属污染的土壤提供了理论支持.     

土壤中胡敏酸提取方法的优化

以国际腐殖质协会(IHSS)推荐的胡敏酸提取方法为基础,以去有机质土壤中添加胡敏酸所配制的土壤为研究对象,引入超声作为胡敏酸提取的辅助条件,采用批次试验优化了土壤中胡敏酸的提取方法。结果表明,基于胡敏酸提取回收率和精密度,在室温下获得的优化提取方法为:液土比为8:1、提取次数为3次、Na OH溶液浓度为0.05 mol/L、超声功率为120 W、超声时间为30 min;在此优化条件下,胡敏酸的回收率为94.73%±1.50%,显著大于IHSS推荐方法的回收率64.76%±0.28%,变异系数CV为1.59%、小于10%。相对于IHSS提取法,此优化提取法具有胡敏酸提取回收率高、资源节约、胡敏酸变性小、提取时间短等优点。     

稻田土壤固碳功能微生物群落结构和数量特征

研究不同类型稻田土壤自养微生物数量和多样性差异及其影响因子,对全面认识稻田生态系统的固碳潜力及其机制具有重要意义.鉴于此,本文选取4种典型稻田土壤,通过室内培养实验对具备卡尔文循环途径碳同化微生物进行了研究.利用荧光定量PCR(qPCR)、克隆文库以及末端限制性长度多态性分析(T-RFLP)技术,研究了卡尔文循环关键酶(1,5二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶Rubis CO)的2种编码基因(cbbL和cbbM)的丰度和多样性.结果表明,与培养前相比,培养45 d后碳同化自养微生物数量有所增加,cbbL基因丰度比cbbM基因高3个数量级.不同稻田土壤中碳同化功能微生物优势种群存在差异,且这些微生物大多不能归类到已知的细菌类群中,部分可归类的与变形菌和放线菌有较高相似度.RDA分析结果显示土壤有机碳(SOC)、阳离子交换量(CEC)、pH、黏粒、粉粒和砂粒含量对碳同化功能微生物群落结构有显著影响.本文的研究结果对于理解微生物在碳循环过程中的作用具有一定的科学意义,也可以为稻田土壤肥力科学化管理和构建低碳农业提供科学依据.     

响应曲面法优化镍转炉渣氧压选择性浸出工艺

为了优化镍转炉渣加压条件下H₂SO₄选择性浸出Co、Ni、Cu,抑制Fe浸出的工艺,采用响应曲面法的中心组合设计原理,建立影响选择性浸出率的二次多项式数学模型,研究浸出温度、c(H₂SO₄)及液固比及上述因素两两交互作用对提高Co、Ni、Cu浸出率及减少Fe浸出率的影响规律. 结果表明:浸出温度和c(H₂SO₄)对浸出率影响最显著,液固比次之. c(H₂SO₄)越高,Co、Ni、Cu和Fe的浸出率越高,而提高浸出温度有利于降低Fe浸出率. 响应曲面法优化获得的最佳工艺条件:浸出温度为210 ℃、c(H₂SO₄)为0.38 mol/L、液固比为4.25 mL/g,在该条件下,Co和Ni的浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.4%. 浸出控制参数优化后提高了有价金属的浸出率,同时也降低了Fe浸出率,实现了镍转炉渣中有价金属的回收及其与Fe的高效分离.