微生物溶藻进程与机制的三维荧光分析方法

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为实验对象,利用三维荧光谱解析微生物溶藻进程与溶藻机制.构建了藻细胞数量-荧光光强、叶绿素a-荧光光强关系模型,验证荧光法测定藻液的准确性.通过Em656 nm下荧光激发光谱,考察了溶藻菌R1菌(Lysinibacillus macroides)的溶藻能力.根据菌藻混合液三维荧光光谱图,解析了藻细胞分泌物和溶藻(降解)产物.结果表明,荧光光强可以用来表征藻细胞浓度,在低浓度下(浓度阈值为细胞数量120 cell·mL-1或chl-a含量0.2 mg·L~(-1)),其与藻细胞及其叶绿素a呈正相关(R20.95,P0.01);采用荧光强度表征溶藻菌R1溶藻率,10 d溶藻率可达89.8%,与chl-a表征的溶藻率(82.64%)基本一致.菌藻混合液三维荧光光谱图解析表明,溶藻菌R1对铜绿微囊藻的溶藻产物中含有藻细胞溶解生成的可溶性物质、芳香族蛋白质;混合液中类腐殖酸大量减少,推测其为细菌分泌的溶藻活性物质.溶藻机理为细胞分泌胞外物质(酸性物质)作用于藻细胞!细胞结构被破坏!胞内物质(蛋白质物质等)释放出来.     

溶藻细菌Microbacterium oleivoran 溶藻进程与叶绿素降解动力学

从太湖土著花鲴鱼肝、肠等内脏中筛选出7株具有溶藻功效的菌株,其中溶藻率最高的1株菌命名为GHJ,经DNA测序并构建系统发育树,确定该菌属于微杆菌属(Microbacterium oleivoran),以太湖流域常见藻类———铜绿微囊藻为溶藻对象,以叶绿素a(Chla)含量变化表征溶藻特性,初步揭示溶藻进程中的GHJ菌生长动力学和铜绿微囊藻降解动力学机制,探讨了二者相关关系.结果表明,GHJ的溶藻进程是通过直接溶藻与间接溶藻协同作用,破碎并溶解藻细胞,其在牛肉膏蛋白胨培养基中生长曲线符合Logistic生长模型,动力学方程为■,R~2=0.9797.菌藻比为1:12时的溶藻率最高达到99.60%,此条件下叶绿素与溶藻时间之间的关系符合一级动力学模型[Chla]=111.96×e~(-0.21t),R~2=0.8997;所取菌藻体积比在1∶8—1∶50范围内的叶绿素减少量与溶藻过程时间关系均符合一级动力模型,R~2介于0.6897—0.8997之间,GHJ菌在整个溶藻过程中溶藻趋势相同.本研究可为溶藻菌菌种来源和溶藻过程其他工程应用提供基础理论支撑.     

一株溶藻细菌的分离鉴定及溶藻效果

从太湖分离到一株溶藻细菌CA,该菌对铜绿微囊藻具有强烈的溶藻效果.通过形态学、生理生化特征及16SrDNA序列比对,鉴定该菌株属于水单胞菌属(Aquimonas sp.).将CA菌悬液与铜绿微囊藻共培养,10 d内铜绿微囊藻细胞降解率为100%,叶绿素a降解率为83.9%,且溶藻效果与菌悬液浓度呈正相关,与藻浓度呈负相关.CA菌体本身没有溶藻效果,但其无菌滤液可以溶藻,因此CA是通过释放物质来间接溶藻.在CA菌体的菌藻共培养液中添加少量的牛肉膏、葡萄糖或尿素,菌体显示出溶藻效果.本研究为菌株CA控制铜绿微囊藻水华提供了一种潜在的应用前景.     

杀藻菌株Deinococcus sp.Y35的培养基优化及其杀藻菌剂的制备

塔玛亚历山大藻是一种有毒甲藻,常引发赤潮,严重威胁海洋生态的稳定和人类的健康,细菌Deinococcus sp.Y35表现出对塔玛亚历山大藻的杀藻能力,为促进菌株生长、提高杀藻效果并方便保存,对菌株Y35培养条件进行优化,并制备杀藻菌剂.分别确定菌株Y35生长所需的最适氮源、碳源、无机盐,并确定其最适添加量,在优化的基础上完成冻干菌剂的制备和最适冻干保护剂的选择.菌株Y35生长的最适培养基成分是1.0%胰蛋白胨和0.5%酵母粉.在优化的培养基基础上对菌株Y35进行发酵,培养至对数期后进行冷冻干燥,制备杀藻菌剂.菌株Y35需要添加1.0 g/L的蔗糖作为冻干保护剂.杀藻菌剂的杀藻添加量为2.0 mg/m L.本研究可为下一步将细菌应用于赤潮治理奠定基础.     

玉米联合固氮耐铵工程菌Enterobacter gergoviae-7(E7)在不同载体及玉米根际的存活规律

以草炭、腐植酸和水为载体接种玉米联合固氮耐铵工程菌Enterobactergergoviae -7(以下简称E7)制备菌剂 ,在常温条件下放置 5dE7菌数在载体内明显增加 ,1mo后E7菌数略有下降 ,2mo后E7菌数急剧下降 ,半年后E7活菌数降至n(CFU) =5 .0× 10 6～ 93.0× 10 6g- 1 ,3种菌剂中菌数的变化趋势一致 ,E7菌数残留量 :草炭菌剂 >液体菌剂 >腐植酸菌剂 ;用草炭菌剂拌种在生长 2 0d的玉米根区 (包括根系和根际土壤 ) ,E7菌数达到最大值 ,以后E7菌数下降 ,至灌浆期玉米根际未能检测到E7;不同接种方法试验结果表明 ,以草炭菌剂拌种 +种下 2cm穴施使玉米获得最高增产率 .(表 3)     

溶藻细菌DC-L14的分离、鉴定与溶藻特性

从滇池蓝藻水华集聚区分离获得一株溶藻细菌DC-L14,经16S rDNA序列分析鉴定为Lysinibacillus fusiformis;小白鼠毒性试验初步显示该菌株未产生小白鼠中毒毒素;该菌能使铜锈微囊藻905聚集成团,沉于瓶底,最终黄化;该菌作用4 d,使惠氏微囊藻107、绿色微囊藻102、水华束丝藻和水华鱼腥藻的叶绿素a下降率最高为70.1%.最低为65.5%,平均为67.2%;当细菌处于稳定生长期时溶藻效果最强,共培养4 d能使铜锈微囊藻905的叶绿素a含量下降82.1%;离心沉降后检测,发现菌体本身无溶藻效果,而无菌上清液与原菌液溶藻效果相同,高温处理后的菌液溶藻能力增强,推测该细菌是通过分泌溶藻物质溶藻,该物质可能为非蛋白质类,高温可能有利于溶藻物质的释放.图4表1参25     

生防放线菌剂对魔芋根域微生物区系的影响

为从微生态角度探索接种生防放线菌剂对魔芋根域微生物区系的影响,以生防放线菌娄彻氏链霉菌(Streptomyces rochei)、濑里予链霉菌(S.senoensis)和M(肉质链霉菌S.carnosus和密旋链霉菌S.pctum按质量比1:1的固态发酵混合制剂)为接种剂,采用基质拌菌法接种生防菌剂进行盆栽试验,通过稀释平板法测定魔芋根区、根表土壤和根内放线菌、细菌及真菌数量并采用分子生物学技术对优势真菌和细菌进行分类鉴定.结果显示:(1)3种菌剂接种164 d,魔芋根域检出的接入放线菌活菌数量高达106 CFU g-1以上,根表土壤中放线菌数量较对照增加24.6%-263.1%;(2)供试3种菌剂接种164 d后,魔芋根域真菌数量减少18.9%-100.0%,且接种处理魔芋根域有害优势真菌腐皮镰孢菌(Fusarium solani)和红球丛赤壳菌(Nectria haematococca)较未接种对照大幅度降低;(3)不同菌剂接种处理,魔芋根区土壤和根内细菌数量较对照减少21.5%-73.3%,但根内芽孢杆菌(Bacillus sp.)数量增加414.0%-1015.0%.本研究表明供试生防菌具有较稳定的定殖能力,亦能改善魔芋根域土壤微生物区系.     

拮抗菌B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌的抑菌作用

为明确拮抗菌B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌的抑制效果并探明其抑菌特性及方式,对经B96-11处理后芦笋枯萎菌的生长速率、液体电解质、电导率及菌丝重量等进行了测定研究.结果表明,在10~7～10~8 CFU/mL时,B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌均有显著的抑制效果.连续3 wk室内观察发现,B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌丝有持续的抑制作用,与对照比较抑制率为94.07%～88.98%.田问防治效果为93.40%.而农药多菌灵处理的防治效果仅为65.12%.拮抗菌B96-Ⅱ对芦笋枯萎菌的抑制方式主要为:(1)对孢子形成的抑制作用;(2)对孢子的溶解作用;(3)对菌丝生长的抑制作用;(4)对菌丝的致畸作用;(5)对菌体细胞的破损作用.B96-11处理后36 h,溶液总溶解性同体和电导率增高,而菌丝重量下降.图4表3参14     

发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃降解的影响

运用泥浆反应法研究添加发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃(PAHs)降解的影响.试验按水土比2:1制成泥浆反应器,设置对照、添加2.5%发酵牛粪和添加2.5%造纸干粉等3个处理,25～28℃摇床培养,分别于10、20、30 d采样测定土壤中多环芳烃降解菌的数量和多环芳烃含量.结果发现,所有处理土壤中多环芳烃的含量均随培养时间的延长而逐渐降低,而添加发酵牛粪和造纸干粉均有利于提高土壤中多环芳烃降解菌的数量,在培养30 d后土壤中多环芳烃的降解率分别从对照处理的19%显著提高到37%和35%(P<0.05).结果还发现,多环芳烃分环降解率随苯环数增加而下降,培养30 d后土壤中2环多环芳烃的降解率达95%以上,3环多环芳烃的降解率为50%左右,对照处理4～6环多环芳烃的降解率为7%～13%,而添加发酵牛粪和造纸干粉处理土壤中4～6环多环芳烃的降解率显著提高到21%～28%(P<0.05),但对2～3环多环芳烃的降解无明显影响,表明这两种物质对土壤中多环芳烃降解的影响关键在于促进高环多环芳烃降解菌的生长繁殖及降解活性.     

喷雾冷凝法制备高性能乳酸菌微胶囊

活菌制剂进入动物消化道后由于经受胃酸、胆盐以及消化酶等的作用而造成活性丧失及肠道定殖困难是目前乳杆菌制剂应用的瓶颈问题.本研究通过喷雾冷凝法制备干酪乳杆菌微胶囊以增强乳杆菌在人体的益生功能.选用不同浓度的海藻酸钠溶液与氯化钙溶液作为壁材,考察喷雾冷凝法制备乳杆菌微胶囊的包埋率、胃肠道释放等情况.通过比较微胶囊的包埋率和粒径分布的效果后,选择海藻酸钠浓度为2%、氯化钙浓度为3%的芯壁材(包埋率最高达95.80%)制备干酪乳杆菌微胶囊.初始活菌数为109cfu/mL的乳酸菌微胶囊经模拟人体胃液处理3 h后,仅有24.17%的活菌溢出,证明微胶囊处理后的乳杆菌能够抵抗较低pH值及胃蛋白酶的作用.之后将微胶囊置入模拟人体肠液中,60 min后微胶囊释放率达到84.22%,表明上述方法制备的乳杆菌微胶囊能够在肠道中释放定殖并发挥其益生作用.进一步研究表明,添加变性淀粉作为益生元,能够增强乳酸菌微胶囊的耐酸性能,并且在肠液中释放后活菌出现继续增殖的现象.上述研究结果为选择高效保护剂应用喷雾冷凝法制备乳酸菌微胶囊奠定了研究基础.     

溶氧及pH对地衣芽孢杆菌合成聚γ-谷氨酸的影响

在3.7L发酵罐中研究了溶氧、pH和甘油流加对地衣芽孢杆菌分批发酵生产聚γ-谷氨酸(γ-PGA)的影响.结果表明,当葡萄糖浓度为27.9g/L且通气量控制在4L/min时,搅拌转速达到300r/min即可满足细胞生长和聚γ-谷氨酸合成对溶解氧的需求.不同pH控制方式对聚γ-谷氨酸分批发酵的影响有较大差异.不控制pH时,细胞干重和聚γ-谷氨酸产量比控制pH为5.5的发酵分别低26%和94%.研究了将pH控制在4.0、4.5、5.0、5.5、6.0和6.5的聚γ-谷氨酸分批发酵过程,发现在pH5.5时聚γ-谷氨酸总产量最高.以溶氧水平作为甘油代谢指针来控制甘油限制性流加既可维持一定菌体生长,又不会发生发酵液中残余甘油及有害代谢产物阻遏作用.菌体关于甘油的表观的率、聚γ-谷氨酸的平均比生产速率较没有采用甘油限制性流加时都有所提高.图4表1参7     

群体感应信号对“藻—菌”关系的调节作用

藻类的生消过程中有多种微生物参与,其结构多样性和功能多样性构成了藻菌间复杂的共生关系.这些共生关系的行使依赖于一定的群体数量和组成结构,并受化学信号调节.本文聚焦于群体感应信号(Quorum sensing,QS),从化学生态学视角综述QS信号介导下的微生物行为.生存在微生物群落中的个体并非以单个形式独立存在,而是具有一定的结构,且个体之间存在广泛的交流,QS信号便是通讯语言之一.细菌可以利用QS信号进行信息交流,协调群体行为,并调控特定基因表达.QS介导下的菌群行为包括在藻际生态位(Niche)的营造、生物被膜(Biofilm)的形成、物质代谢(C、N、S、Fe)的调节以及对溶藻行为的调控等.藻菌关系除了受QS调节外,其抑制剂(Quorum sensing inhibitor,QSI)也参与藻菌的共生关系.基于共生环境中存在着对藻类影响性质各异的菌群(有益菌或有害菌),开发QS或QSI是干扰藻菌关系、抑制藻类生长的潜在方法,可为赤潮的有效防控提供借鉴.     

城市社区农贸市场空气微生物及抗生素抗性基因研究

社区农贸市场活禽交易区是城市重要的人畜交叉感染区域,区内高存量的微生物和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)可通过粪便、冲洗水、空气等介质传播扩散。而空气介质中通过微生物气溶胶形式的传播途径,因其隐秘性、持久性的特点而对社区居民健康构成严重威胁。本文研究了深圳市某典型社区农贸市场内空气微生物及抗生素抗性基因。结果表明,活禽交易区可培养细菌浓度高达105CFU·m-3,远高于一般室内区域(103CFU·m-3),其中PM2.5精细颗粒物(0.65~3.3μm)中所含菌量占总菌量42%以上;活禽交易区空气介质中,抗生素抗性基因tet G、tet W、sul1和sul2检出率达70%以上,其绝对浓度在10~4~10~9copies·m-3之间;周边环境空气样品中,随着与活禽交易区距离的增加,空气微生物及抗生素抗性基因含量呈显著下降趋势。结果表明,农贸市场活禽交易区是微生物和抗生素抗性基因的一个重要储存库,活禽交易区空气会严重影响农贸市场及其外周边空气质量。     

一株新分离的克雷伯氏菌对三苯基锡的降解性能及离子释放规律

研究了克雷伯氏菌在无机盐培养基和去离子水中对三苯基锡(TPhT)的降解性能,考察了不同时间TPhT降解率与各离子释放量的变化关系,为论证有机锡的微生物降解机理提供实验依据.5.0 g.L-1菌体处理120 h后,3.0 mg.L-1TPhT在无机盐培养基和去离子水体系中的降解率分别高达77.3%和60.9%.在TPhT降解过程中,TPhT会促进菌体离子的释放,加剧菌体的内陷并增加凋亡细胞的数量.TPhT的降解率与NH4+、Na+、PO34-、SO24-、NO2-的释放在0.01水平下显著正相关,Na+、NH4+、Ca2+的释放规律符合准二级动力学模式.XPS分析证明菌体降解TPhT 120 h前后细胞表面元素和基团没有发生改变,但TPhT则发生了转化.     

紫外线B、臭氧、磁场协同沼泽红假单胞菌降解废水中的苯酚的效果

为了提高沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)在降解有机污染物过程中对开放环境的适应性,进一步提高对污染物的降解活性,分别应用紫外线B、臭氧、磁场协同沼泽红假单胞菌对苯酚溶液及炼油厂含酚废水进行降解试验,比较不同协同方式的作用效果.试验得出:在三种方式的协同降解过程中沼泽红假单胞菌的生长量、脱氢酶活性和苯酚的降解率显著高于对照.其中紫外线B协同沼泽红假单胞菌降解苯酚的处理与对照比较,菌体生长量增加了33.53%,在对数生长期的生长速率增加了10%,降解72 h时其脱氢酶活性增强了31.77%.协同处理对人工废水和炼油厂含酚废水的降解效率都有显著提高.结果表明:一定强度的紫外线B、臭氧、磁场能促进沼泽红假单胞菌的生长,增强其脱氢酶活性,提高对苯酚的降解.紫外线B、臭氧、磁场协同沼泽红假单胞菌在降解苯酚过程中,沼泽红假单胞菌对开放环境的适应能力提高.     

响应面法优化锰氧化细菌发酵培养基

Bacillus sp.WH4是一株锰氧化能力强的锰氧化细菌,在锰污染的水源净化方面具有较好的应用前景.为提高发酵液中Bacillus sp.WH4的活菌数,应用响应面法优化其发酵培养基.Plackett-Burman设计获得对活菌数有显著影响的4个因素:豆粕粉、KH2PO4、MgSO4、FeSO4;最陡爬坡试验确定中心组合实验的最大响应区域;中心组合设计和响应面分析优化出4个显著因素的最佳浓度.优化后的最适培养基(w/%)组成为:蔗糖2、豆粕粉0.96、K2HPO4 0.8、KH2PO4 0.19、MgSO4.7H2O 0.11、CaCl2 0.02、NaCl 0.5、FeSO4.7H2O 0.02.发酵试验表明,最优培养基的活菌数可达4.2×109 CFU mL-1,比初始发酵培养基提高近3倍.     

生防枯草芽孢杆菌SQR9固体发酵生产生物有机肥的工艺优化

枯草芽孢杆菌SQR9是一株广谱性的拮抗菌,为促进农业废弃物的资源化利用以及植物土传病害的生物防治,分别以氨基酸有机肥、牛粪堆肥、猪粪堆肥、中药渣堆肥为原料,研究利用SQR9进行二次固体发酵生产微生物有机肥的最佳工艺条件及其原料最佳配比.结果表明,SQR9固体发酵的最佳参数为:发酵最佳原料为中药渣堆肥,接种量10%(φ/mL g-1),麸皮添加量15%,初始含水量65%,发酵温度37℃,翻抛次数1次/24 h,在此发酵条件下,SQR9菌株的活菌总量可达到1.20×1011CFU g-1.中药渣堆肥︰牛粪堆肥︰猪粪堆肥︰氨基酸有机肥的最佳配比为为40︰6︰0︰8,在此原料配比和最佳发酵条件下,SQR9活菌总量可达1.97×1010CFU g-1.因此,用农业废弃物采用合适的工艺条件可以生产出高质量的生物有机肥.     

白腐菌对十溴联苯醚的酶促降解研究

考察了白腐菌菌体、胞外酶、胞内酶对十溴联苯醚(BDE-209)的降解性能,结果表明,白腐菌菌体、胞外酶、胞内酶对浓度为1 mg.L-1的BDE-209的降解率分别为60.17%、54.14%、22.32%,白腐菌对BDE-209的降解主要由胞外酶完成.进一步考察了温度、pH、BDE-209浓度对白腐菌胞外酶降解BDE-209的影响,结果显示,胞外酶降解BDE-209的最适条件为温度30℃、pH 4—5、BDE-209浓度1 mg.L-1.白腐菌胞外酶降解BDE-209前后红外光谱测定结果证实,BDE-209降解过程与Br—C、CH2—O—CH2等基团有关.降解后体系GC-MS谱图显示,BDE-209降解过程中存在脱Br作用.     

一株富集铯的微生物及其在植物修复中的应用

利用一株分离自重金属污染土壤的伯克霍尔德菌（Burkholderia）,研究其对放射性核素铯的耐性、富集,并在水培籽粒苋（Amaranthus cruentus L）并接种伯克氏菌,研究接种伯克氏菌对籽粒苋生长和吸收铯的影响。结果表明：伯克氏菌D54在铯浓度达到50 mmol.L-1的培养基中能正常生长,含铯1 mmol.L-1的100 mL液体培养基中接种1%活化菌液培养3 d后,收集到0.173 7 g干重菌体,菌体铯的质量分数达到45 mg.g-1,培养基中铯的去除率达58.77%。接种伯克氏菌促进籽粒苋生长,在Cs浓度分别为0、200、500、1 000μmol.L-1条件下,籽粒苋地上部的生物量分别增加30.91%,9.29%,42.71%,74.50%,根的干物质量分别增加36.01%、62.89%、55.17%、63.50%。籽粒苋的根、茎、叶中铯含量分别增加27.94%~43.58%、14.9~34.51%、6.31%~11.48%。接种伯克氏菌籽粒苋的耐受指数（TI%）增加11%~28%,生物富集率（BR）增加5%~9%。     

发光细菌生物活性的调控方法

为维持发光细菌发光强度的稳定性,推进发光细菌毒性测试技术应用于在线监测和分析,以明亮发光杆菌和鳆鱼发光杆菌为对象,通过添加各种保护剂,将培养至对数生长期的菌液离心,重新悬浮于脱脂牛奶溶液冷藏(5℃),比较脱脂牛奶菌悬液冷藏、冻干粉复苏后即时冷藏以及新鲜菌液直接冷藏3种方法的调控效果.结果表明,脱脂牛奶菌悬液冷藏7 d后复苏,相对发光率达到93%.该方法明显提高了发光细菌生物活性的稳定性,对于提高在线毒性监测仪连续运行时间有参考价值.