乳酸菌复合系SFC-2处理水稻秸秆的效果

以处理农作物稻秆,减轻环境压力为目的,将本实验室筛选的乳酸菌复合系SFC-2接种到水稻秸秆,研究了其饲料化效果.结果表明,接种处理与未接种处理相比外观上颜色发黄发亮,松软酸香,发酵30 d后,接种处理的pH降至3.8,对照为4.1.同时发酵料中乳酸生成量增加,尤其是L-乳酸增加了约2倍,粗蛋白含量提高了10.16%,粗纤维含量降低了3.2%.通过变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析发酵过程中微生物菌系变化,接种SFC-2后,复合系中的主要组成菌Lactobacillus plantarum,Lactobacillus fermentum和Lactobacillus paracasei等菌株迅速成为发酵料中的优势菌群,相应未接种对照中可见的Enterobacter sakazakii, Pantoea agglomerans, Enterobacter endosymbiont, Pantoea ananatis等杂菌被抑制,发酵品质得到明显改善.     

酸性矿山废水区域沉积物中嗜酸菌多样性研究

采集了酸性矿山废水区域酸性沉积物样品,运用16S rDNA克隆文库技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,研究了沉积物中的嗜酸菌类群以及它们的群落结构.结果表明,沉积物中的嗜酸菌类型较新,大多数16S rDNA序列与已知序列的相似性均在97%以下.这些嗜酸菌主要为Acidobacteria,β/-γProteobacteria,δ-Proteobacteria,Nitrospira,Candidate Division TM7,low G+C Gram-positive类微生物.在这一酸性生态系统中,δ-Proteobacteria类细菌占据主导地位.对酸性沉积物中嗜酸菌多样性的研究有利于发现高效处理酸性矿山废水的方法.     

多功能细菌复合系NSC-7的菌种组成多样性

NSC-7是一组具有降解纤维素和林丹双重功能的细菌复合系.为系统了解复合系的菌种组成,在有氧条件下,利用传统的平板画线法分离到11株单菌,将11株单菌按体积比1∶1重新组合并不具备分解纤维素的能力,利用单层和双层平板滤纸法检测NSC-7的分解能力,发现只有双层平板上的滤纸变黄且降解,说明复合系内纤维素降解的关键菌是厌氧或微好氧菌.利用现代分子生物学技术对NSC-7构建克隆文库,获得了195个16S rDNA片断,经DGGE筛选获得25个代表克隆,其序列数据库比对结果中有60％的近缘种为已知菌,分别归属于Clostridium、Petrobacter、Bacteria、Paenibacillus、Proteobacterium 5个属,其余40％的近缘种为难培养菌株.     

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%.     

焦化废水中酚降解菌及其降解基因的研究

酚类化合物是焦化废水的主要污染物,微生物降解在废水处理中起着主要作用.为获得焦化废水活性污泥中主要降解菌,本研究通过富集与平板涂布对某焦化公司的2个活性污泥中的降解菌进行了分离鉴定.通过BOX-PCR和16S rDNA序列分析去除重复菌株后,共获得分属于20个属的28个种的28株细菌,它们主要为变形菌纲β和γ亚群,其中4株菌可能是潜在的新种.间甲酚富集后筛选得到2株高效降解菌株Pseudomonas monteilii GCS-AE-J-1 和Pseudomonas plecoglossicida GCS-AN-J-3;前者在48 h内对791 mg/L间甲酚的降解率达到94.6%,而后者对763mg/L间甲酚的降解率也达到了92.2%.通过PCR从菌株GCS-AE-14、 GCS-AE-J-1、GCS-AN-J-3和GCS-AN-3得到了苯酚羟化酶基因序列.本研究所获得的降解菌新颖多样,在工业焦化废水的处理中可能起着重要作用,有进一步研究开发的价值.     

厌氧氨氧化菌富集培养过程微生物群落结构及多样性

为深入理解厌氧氨氧化菌富集培养过程微生物群落变化特征,采用ASBR反应器进行厌氧氨氧化菌富集培养,考察了不同培养时间微生物群落组成、多样性及物种网络关系.结果表明,通过逐步提高基质浓度,实现了厌氧氨氧化菌富集,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率分别为97.6%和95.4%,总氮去除率为84.9%.高通量测序发现,整个培养过程优势菌门（相对丰度>5%）为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、浮霉菌门（Planctomycetes）、装甲菌门（Armatimonadetes）和放线菌门（Actinobacteria）;富集培养获得的主要厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,相对丰度从1.42%增长到24.66%;培养过程,微生物群落优势菌群组成未发生变化,但相对丰度呈现显著差异（P<0.05）.富集培养过程不同时间,微生物群落α多样性呈现先升高后降低的趋势,且存在显著差异（P<0.05）;微生物群落β多样性在富集培养过程发生明显空间分异特征,且存在显著差异（R=0.5672,P<0.01）.培养过程不同时间,物种网络密度分别为0.188、0.068、0.059、0.18和0.0735;虽然富集培养过程导致微生物间的关联作用变弱,但浮霉菌门相关类群的物种成为网络中的主要节点.     

絮凝基因的克隆及其絮凝机理分析

分离到1株具有强絮凝特性的芽孢杆菌Bacillus sp. F2,絮凝率达84%,并构建絮凝基因组文库.以絮凝菌F2为实验材料,提取基因组总DNA,经限制性内切酶Sau3AI部分酶切后,与用限制性内切酶BamHI完全酶切的载体PUC19DNA连接,并转化到感受态细胞JM109中.然后将其涂布于含氨苄青霉素的LB培养基上,过夜培养后,经蓝白斑筛选,构建了絮凝基因组文库,该文库包含3.5×10⁴个重组子,经测定文库滴度为3.5×10⁵　pfu/mL.从文库中筛选而获得1株表达絮凝活性的大肠杆菌阳性克隆子FC2.序列分析得出该克隆序列为新的絮凝基因.絮凝试验测定FC2的絮凝率为90%,稍高于原絮凝菌F2,高于受体菌JM109(6.9%).红外光谱分析证明FC2的絮凝有效成分与F2一致,说明FC2絮凝性状遗传于原絮凝菌F2.采用轻敲模式下的原子力显微镜成像技术、Zeta(ξ)电位测定对加入絮凝剂FC2与加入絮凝剂F2、不加入絮凝剂的絮凝微观形貌进行了测定.原子力显微成像显示,加入克隆菌FC2发酵液的高岭土悬浮液(5‰的高岭土水溶液)形成的絮凝体出现较大而且紧密的球形颗粒结构,且表面积粗糙,凹凸程度大,具有大的比表面积和吸附液体悬浮颗粒的能力.向高岭土悬浮液中加入克隆菌FC2发酵液后,絮凝颗粒由不定形且松散的结构转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明克隆菌FC2发酵液中的凝集素容易以高岭土悬浮颗粒为中心吸附在其表面,而且絮凝试验中絮凝率达90%,从更直观上进一步证实了克隆菌FC2发酵液的除污染效能.Zeta(ξ)电位测定结果表明,离子键作用强度不同,致使絮凝形态存在着差异,为研究生物絮凝剂的絮凝机理提供了有力的依据.     

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.     

秸秆还田和添加生物炭对热带地区稻菜轮作体系中淹水后土壤温室气体排放的影响

热区稻菜轮作系统瓜菜季施肥后大量硝态氮积累,导致后续的水稻季淹水后硝态氮的淋失以及大量N₂O排放,使氮素损失以及温室效应加剧.如何提高硝态氮利用率,减少N₂O排放成为了亟待解决的问题.试验共设置6个处理：添加200 mg·kg^-1 （以N计,下同）KNO₃（CK）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭（B）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃和1%花生秸秆（P）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭+1%花生秸秆（P+B）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+1%水稻秸秆（R）;添加200 mg·kg^-1 KNO₃+2%生物炭+1%水稻秸秆（R+B）,进行114 d的25℃恒温淹水培养,来探究有机物料添加对土壤淹水后温室气体排放和氮素利用的影响.结果表明,与CK相比,添加秸秆或秸秆和生物炭配施显著增加了土壤pH（P<0.05）;B和P处理分别显著增加了41.6%和28.5%的N₂O累计排放（P<0.05）,P+B、R和R+B处理分别显著降低了14.1%、24.7%和36.7%的N₂O累计排放（P<0.05）;添加秸秆增加了净温室气体增温潜势（NGWP）,增施椰壳生物炭能够显著减缓秸秆对NGWP的影响（P<0.05）,秸秆和生物炭配合施用降低了NGWP,其中P+B显著降低NGWP（P<0.05）,R+B不显著;添加秸秆或生物炭显著增加了土壤微生物量碳（MBC）（P<0.05）,P+B最高,为502.26 mg·kg^-1;秸秆和生物炭配施增加了土壤微生物量氮（MBN）,P+B最高.N₂O排放通量与pH呈极显著负相关（P<0.01）,与NH₄⁺-N和NO₃^--N呈极显著正相关（P<0.01）;N₂O累计排放量与MBN呈极显著负相关（P<0.01）;NO₃^--N与MBN呈显著负相关（P<0.05）,说明硝态氮的减少可能被微生物固持,微生物对硝态氮固持的增加也减少了N₂O排放.综上所述,花生秸秆和椰壳生物炭配合施用能够显著抑制N₂O排放,增加土壤MBC和MBN,是一种海南瓜菜季后充分利用氮肥,减少氮素损失,减缓N₂O排放的一种合理措施.     

淡水水体底泥中厌氧氨氧化菌的原位鉴别

采用16S rRNA方法对江苏省新沂河的底泥样品进行了厌氧氨氧化菌的原位检测,建立了样品的16S rRNA克隆文库,共包括6个16S rRNA克隆序列.对文库中克隆序列利用ARB软件包进行了排队分析及系统发育树的绘制.分析结果表明,新沂河底泥样品中含有与已知厌氧氨氧化菌Candidatus“Brocadia anammoxidans”相似性为91%的16S rRNA基因,经鉴定为厌氧氨氧化菌Brocadia分支的新种类.样品中还含有组成Planctomycetes新分支的16S rRNA基因,它们与已知厌氧氨氧化菌序列的遗传距离较远,其微生物特性还有待进一步研究.厌氧氨氧化菌在淡水环境中的发现将有助于进一步研究厌氧氨氧化过程在受损淡水生态系统修复重建中的作用,重新认识其中的氮循环过程.     

Effects of cultivation conditions on the diversity of microbes involved in the conversion of rice straw to fodder

To confirm the optimum cultivation conditions for analyzing lactic acid bacterial communities and to provide the cultivation foundation for lactic acid bacterial communities that were used to convert straw into fodder, fermented rice straw was inoculated into 13 different broths. After 48 h of cultivation, pH values, volatile products, and microbial diversity were analyzed. Except for LAB broth, the pH values of the other broths could decrease to approximately 4.5. GC/MS analysis showed that lactic acid in Tomato MRS broth, MRS broth, LAB broth, and Tomato juice broth was higher than that in the other broths. DNA concentration analysis showed that the counts of microbes in Tomato MRS broth were 2.5 times of those in other broths and that tomato juice favored the reproduction of the microbes. Denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） analysis showed that the number of lactic acid bacterial species in HYA broth, Tomato juice broth, and Tomato MRS broth were higher than those in the other broths.     

1,2,4-三氯苯矿化菌的鉴定与功能分析

采用同位素示踪法从氯苯污染土壤中筛选到能高效降解1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)为CO₂的细菌E3和F2,根据其表型特征、16S rDNA序列和荧光原位杂交(FISH)分析,鉴定E3和F2为博德特氏菌（Bordetella sp.）.E3和F2的16S rDNA序列相似性为100%;它们与菌株Bordetella sp. QJ2-5同源性最高,与Bordetella petrii(GDH030510)最接近,同源性分别为100%和99.4%.E3和F2能在含1,2,4-TCB的无机盐培养基中彻底降解1,2,4-TCB生成CO₂,30 d降解率达到90%以上,其中58%和46%矿化为CO₂,同时形成一定量的微生物生物量.     

Microbial community structures in an integrated two-phase anaerobic bioreactor fed by fruit vegetable wastes and wheat straw

The microbial community structures in an integrated two-phase anaerobic reactor（ITPAR）were investigated by 16 S r DNA clone library technology. The 75 L reactor was designed with a 25 L rotating acidogenic unit at the top and a 50 L conventional upflow methanogenic unit at the bottom, with a recirculation connected to the two units. The reactor had been operated for 21 stages to co-digest fruit/vegetable wastes and wheat straw, which showed a very good biogas production and decomposition of cellulosic materials. The results showed that many kinds of cellulose and glycan decomposition bacteria related with Bacteroidales,Clostridiales and Syntrophobacterales were dominated in the reactor, with more bacteria community diversities in the acidogenic unit. The methanogens were mostly related with Methanosaeta, Methanosarcina, Methanoculleus, Methanospirillum and Methanobacterium; the predominating genus Methanosaeta, accounting for 40.5%, 54.2%, 73.6% and 78.7% in four samples from top to bottom, indicated a major methanogenesis pathway by acetoclastic methanogenesis in the methanogenic unit. The beta diversity indexes illustrated a more similar distribution of bacterial communities than that of methanogens between acidogenic unit and methanogenic unit. The differentiation of methanogenic community composition in two phases, as well as pH values and volatile fatty acid（VFA） concentrations confirmed the phase separation of the ITPAR. Overall, the results of this study demonstrated that the special designing of ITPAR maintained a sufficient number of methanogens, more diverse communities and stronger syntrophic associations among microorganisms, which made two phase anaerobic digestion of cellulosic materials more efficient.     

处理秸秆纤维素乙醇废水的东北土著白腐真菌筛选及特性研究

为了提高秸秆纤维素乙醇废水的处理效果,选择6种东北土著白腐真菌,对2%的秸秆纤维素乙醇废水中木质素进行降解处理.采用正交试验法对筛选出的高效降解菌进行产漆酶培养基的优化.结果表明:6种白腐真菌最高酶活大小顺序为青顶拟多孔菌>血红密孔菌>糙皮侧耳菌>彩绒革盖菌>烟色烟管菌>灵芝;血红密孔菌、糙皮侧耳菌、彩绒革盖菌、青顶拟多孔菌、灵芝、烟色烟管菌在第0天起始质量浓度为640.9~716.6 mg/L,在第14天木质素的质量浓度分别为434.0、411.2、441.8、441.7、533.3、503.5 mg/L,对木质素的去除率分别为37.1%、37.0%、31.8%、31.7%、25.6%、21.4%,并分别在第12、12、4、4、2、6天木质素降解趋于平稳,表明降解效果最好的菌种为血红密孔菌.血红密孔菌产漆酶培养基最优组合方案:最佳碳源为锯末,质量浓度为35 g/L;最佳氮源为蛋白胨,质量浓度为4 g/L;最佳pH为5.极差分析表明,各因素对血红密孔菌产漆酶的影响顺序为碳源>氮源> pH >氮源质量浓度>碳源质量浓度.在最佳培养基条件下,废水中木质素降解率达41.1%.研究显示,血红密孔菌可以作为生物法处理秸秆纤维素乙醇废水的菌种资源,也可为今后的进一步应用研究提供科学依据.      

1株草螺属植物内生菌R-13的分离鉴定及对龙葵吸收土壤镉的影响

植物内生菌联合超积累植物修复重金属污染土壤可显著提高植物修复效率.从镉污染稻田水稻根系中分离获得1株编号为R-13的植物内生菌.分别利用显微观察、碳源利用及分子生物学手段将该菌株鉴定为1株红苍白草螺菌（Herbaspirillum rubrisubalbicans）;该菌株具有较强的耐Cd²⁺能力,在镉含量为300 mg·kg^-1的固体培养基上仍能生长.经显色反应发现R-13菌株具有产生铁载体和分泌吲哚乙酸（IAA）能力,此外,经Pikovskaya''s固体培养基和Ashby固体培养基试验表明R-13菌株溶磷作用微弱,但是具有较强的固氮能力.在盆栽试验中,利用高通量测序技术追踪R-13菌株在龙葵根部定殖情况,发现接种1次3 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度相比空白对照（CK）增加201.88%,两次接种可使草螺菌属在龙葵根部的相对丰度相比CK增加1182.44%,接种5 d后草螺菌属在龙葵根系内相对丰度开始出现显著降低趋势.当接种20 mL·pot^-1菌液时对龙葵的根、茎、叶及果实中镉含量无显著影响,当接种菌液达到40 mL·pot^-1时可显著提高龙葵营养器官中的镉含量,当接种量达到200 mL·pot^-1时龙葵营养器官中镉含量最高.此时,根系中镉含量与对照组相比提高84.42%,茎秆中提高43.67%,叶片中提高64.06%,果实中提高20.29%.综上可见,根系接种植物内生草螺菌R-13可显著提高龙葵根系中草螺菌属的相对含量,同时可起到强化龙葵吸收镉的作用,该菌株在植物修复镉污染土壤技术中具有较好应用前景.     

Changes in Environmental Conditions Modify Infection Kinetics of Dairy Phages

Latent period, burst time, and burst size, kinetic parameters of phage infection characteristic of a given phage/host system, have been measured for a wide variety of lactic acid bacteria. However, most studies to date were conducted in optimal growth conditions of host bacteria and did not consider variations due to changes in external factors. In this work, we determined the effect of temperature, pH, and starvation on kinetic parameters of phages infecting Lactobacillus paracasei, Lactobacillus plantarum, and Leuconostoc mesenteroides. For kinetics assessment, one-step growth curves were carried out in MRS broth at optimal conditions (control), lower temperature, pH 6.0 and 5.0 (MRS₆ and MRS₅, respectively), or in medium lacking carbon (MRS_N) or nitrogen (MRS_C) sources. Phage infection was progressively impaired as environmental conditions were modified from optimal. At lower temperature or pH, infection was delayed, as perceived by longer latent and burst times. Burst size, however, was lower, equal or higher than for controls, but this effect was highly dependent on the particular phage–host system studied. Phage infection was strongly inhibited in MRS_C, but only mildly impaired in MRS_N. Nevertheless, growth of all the bacterial strains tested was severely compromised by starvation, without significant differences between MRS_C and MRS_N, indicating that nitrogen compounds are specifically required for a successful phage infection, beyond their influence on bacterial growth.     

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.     

不同生物炭对酸性农田土壤性质和作物产量的动态影响

为研究不同原料生物炭对农田土壤酸度、交换性能、磷素养分以及作物产量的综合动态影响,试验设置空白（CK）、水稻秸秆生物炭（RSB）、玉米秸秆生物炭（MSB）、小麦秸秆生物炭（WSB）、稻壳生物炭（RHB）和竹炭（BCB）这6种处理,生物炭按质量分数0.1%施入农田进行长期定点试验,测定水稻、油菜和玉米这3季作物产量和作物收割后的土壤理化性质.结果表明,添加不同原料生物炭可有效提高土壤pH和交换性能,降低交换性酸含量,作用效果随时间下降.生物炭对盐基离子组成的影响为提高交换性K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量,降低Na⁺含量.生物炭能不同程度地增加土壤有机质（SOM）、速效磷、总磷和无机磷（Al-P和Fe-P）含量,作物产量较当季对照显著提高（P<0.05）,稻壳生物炭在改良酸性土壤理化性质和提高作物产量方面效果较好.     

UV-B辐射增强与秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响

利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸,研究了UV-B辐射增强和秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响.结果表明,UV-B辐射增强20%使土壤呼吸速率降低了30.31%,秸秆施用使土壤呼吸速率提高了14.51%,UV-B辐射增强+秸秆施用复合处理对土壤呼吸速率没有显著影响.UV-B增强提高了施用秸秆的碳转化率.对照、UV-B增强、秸秆施用和UV-B增强+秸秆施用4种处理的土壤呼吸与土壤温度都存在极其显著的指数关系(p0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.434、0.563、0.451和0.513.土壤呼吸温度敏感系数Q10值分别为1.55、1.91、1.80和1.71.可见,UV-B辐射增强、秸秆施用和UV-B辐射增强+秸秆施用提高了大豆田土壤呼吸的Q10.