几株紫色非硫细菌的分离鉴定与产氢特性分析

从重庆地区不同环境淤泥、泥水样品中,经富集培养、分离纯化,获得5株紫色非硫细菌.根据菌体的菌落形态、染色特性、生理生化特征及活细胞光吸收峰对菌株进行常规鉴定,结合菌株16S rDNA扩增测序进行分子生物学分析验证,构建了菌株与数据库中近缘菌株的系统发育树.以优化的培养条件(营养、pH、接种量等参数)对供试菌株的生理生化特性和产氢能力做了比较分析.结果显示,5个菌株均为光合产氢细菌,菌株ANI、D1为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris),AN2、AS1、BS1等3株为类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides);其中类球红细菌菌株AN2在给定的培养条件下光合产氢能力最高,可达9.55μg/mL d-1,是一株有应用前景的光合产氢细菌.图4表2参15     

一株降解苄嘧磺隆光合细菌的分离鉴定及其降解特性

从农药厂工业废水和污泥中富集分离到一株能降解苄嘧磺隆(Bensulfuron methyl)的光合细菌PSB07-6,根据分离菌株的细胞形态结构、活细胞光吸收特征、生理生化特征以及系统发育分析将该菌初步鉴定为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris).高效液相色谱法(HPLC)测定该菌降解光合细菌培养基中苄嘧磺隆的能力,在pH为6.5的光合细菌培养基中培养5 d,对350 mg·L-1苄嘧磺隆降解率达25.03%.添加回收率为105%～112%.降解特性研究结果表明,该菌能以苄嘧磺隆为唯一碳源和氮源,降解最佳条件为30℃、pH6.5.     

类球红细菌对敌敌畏暴露中斑马鱼的保护作用

敌敌畏是广泛使用的有机磷农药之一,具有较高的水溶性,对水生动物的危害较大.为探讨敌敌畏降解菌对水体中中毒鱼类的降毒效果,测定了敌敌畏对斑马鱼(Brachydanio rerio)的急性毒性,研究了一株敌敌畏高效降解菌--类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)的解毒作用.结果显示:敌敌畏对斑马鱼24、48、72、96h的LC50分别为42.9、37.5、30.7、25.6mg L-1,安全浓度为2.6mg L-1,属低毒农药;在不同敌敌畏暴露浓度的养鱼水中添加类球红细菌(5×107CFU mL-1)可以显著降低斑马鱼的死亡率,28.3mg L-1和33.6mg L-1敌敌畏暴露浓度下,斑马鱼96h死亡率分别由对照组(不添加类球红细菌)的63.3%和96.7%降低到0;利用液相色谱检测了敌敌畏在添加和不添加类球红细菌的养鱼水中的降解规律,结果表明类球红细菌对斑马鱼的保护作用主要是快速降解水中的敌敌畏,并且没有产生对鱼有毒的降解产物.本研究获得了敌敌畏对斑马鱼的基础毒理学数据,同时为微生物降解水体中的农药残留提供了科学依据.     

敌敌畏对鲫鱼的急性毒性及类球红细菌的解毒作用(Acute Toxicity of Dichlorvos to Carassius auratus and the Detoxification by Rhodobacter sphaeroides)

敌敌畏是使用最为广泛的有机磷农药之一,具有较高的水溶性,对水生动物的危害较大.为初步探讨水体中敌敌畏降解菌对中毒鱼类的解毒作用,测定了敌敌畏对鲫鱼(Carassius auratus)幼鱼的急性毒性,调查了一株敌敌畏高效降解菌——类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)的解毒作用.结果表明:敌敌畏对鲫鱼幼鱼48、72、96h的LC50分别为45.1、30.4、23.3mg·L-1,安全浓度为2.3mg·L-1,属低毒农药.在不同敌敌畏暴露浓度的养鱼水中添加类球红细菌(5×107CFU·mL-1)可以显著降低鲫鱼的死亡率,20mg·L-1和35mg·L-1敌敌畏暴露浓度下,鲫鱼96h死亡率分别由40%和100%降低至0和15%;利用液相色谱检测了敌敌畏在添加和不添加类球红细菌的养鱼水中的降解规律,发现类球红细菌的解毒作用主要是对水中敌敌畏的快速降解,降解过程中没有积累有毒代谢产物.     

光合细菌对铜绿微囊藻生长的抑制效应

为了探讨光合细菌对水华藻类的控制作用,在实验室条件下,通过菌藻共同培养,研究了沼泽红假单孢菌(Rhodopseudomonas palustras)、球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)及其混合培养物对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的抑制效应.实验结果表明,光合细菌混合培养物对铜绿微囊藻抑藻作用最强,培养5 d时,铜绿微囊藻生物量降低率达58.9%,培养时间、培养温度、菌体投加量及培养基pH值等对光合细菌混合培养物的抑藻作用均有不同程度的影响.光合细菌混合培养物发挥抑藻作用的适宜条件为培养温度25℃,培养时间≤5 d,光合细菌投加量(V_(光合细菌菌悬液):V_(藻培养液)=1:80),藻培养基pH为8.0左右.     

光合细菌PCR检测技术的建立与应用

针对光合细菌传统的菌种鉴定方法和MPN定量方法存在费时、费力和准确性筹的问题,本研究建立了光合细菌特异PCR鉴定技术和实时荧光PCR定量的检测技术.以微生物肥料产品常用的光合细菌沼泽红假单胞菌和类球红细菌作为研究对象,分别依据16S rDNA序列和gyrB序列设计出具有种水平特异性的引物,优化并确定了PCR反应条件,其灵敏度达到100 pg/μL,对6个光合细菌产品鉴定的符合率为100%,结果表明建立的PCR鉴定技术具有特异性、灵敏性和实用性.再根据16S rDNA的保守序列设计了常用光合细菌通用引物,用其对系列稀释的已知菌含量样品的DNA模板进行荧光定量PCR,制作标准曲线.对10个光合细菌样品进行荧光定量PCR法测定,根据与标准曲线比较得出样品中的光合细菌含量,其结果与MPN法的相关系数为0.98,两者具有良好的相天性,结果表明建立的荧光定量PCR法可用于光合细菌的定量检测,并具有高特异性和快速等优点.     

营养物质对细菌质粒pEA9∷Km在土壤中接合转移频率的影响

用成团肠杆菌(Enterobacter agglomerans) T7(pEA9∷Km)为供体菌,以E.a.339(pEA9-)为受体菌在天然土壤中进行接合实验,测定各种营养物质对重组质粒pEA9∷Km同源接合转移频率的影响.实验发现,如果在土壤中只加入生理盐水或无机盐培养基,就观察不到细菌数量的增加和质粒的转移;只有加入碳源物质后才检测到细菌数量的增加和质粒的接合转移,接合转移频率的大小位于1.2×10-4～4.4×10-4之间,与所加碳源物质的种类关系不大.图2 表1 参13     

青霉菌发酵生产β-葡萄糖苷酶培养基优化及纤维素酶可溶性诱导物制备

在纤维素酶生产过程中,常用的固体诱导物存在着诱导效率低、传质阻力大和不易于流加培养等局限性,所以利用β-葡萄糖苷酶催化葡萄糖生产槐糖等可溶性诱导物进行纤维素酶发酵具有重要意义.为实现β-葡萄糖苷酶的低成本高效生产,首先利用本实验室分离的β-葡萄糖苷酶生产菌Penicillium sp.YH02为产酶菌株,利用响应面法对麸皮、麦草和微晶纤维素3个参数浓度进行优化,优化后β-葡萄糖苷酶酶活提高15.03%.其次,利用菌株YH02所产的β-葡萄糖苷酶,以高浓度葡萄糖为底物进行转糖苷反应,合成诱导里氏木霉(Trichodema reesei)产纤维素酶的可溶性诱导物.结果表明,以10 g/L该可溶诱导物为碳源时,里氏木霉Rut-C30在48 h时滤纸酶活比未进行催化反应的葡萄糖对照高24.9倍.离子色谱分析结果表明,高浓度葡萄糖经过菌株YH02分泌的β-葡萄糖苷酶催化后产生具有诱导能力的槐糖、龙胆二糖和纤维二糖.本研究实现了β-葡萄糖苷酶的高效生产并成功制备了可溶性诱导物,为降低纤维素酶生产成本提供了参考.(图4表1参22)     

嗜盐光合细菌的分离鉴定及其营养成分分析

从大连海岸的海泥中分离到 4株海洋光合细菌 :菌株C4 10、菌株DS2、菌株E3 和E4,它们都能在厌氧光照下营光异养生长 ,菌株C4 10还能够利用还原性硫化物营光自养生长 .依菌对NaCl的需求 ,菌株C4 10、DS2归属于嗜盐光合细菌 ,菌株E3 和E4属于耐盐光合细菌 .根据形态和培养特征、生理生化特征、光合作用内膜结构、泛醌组成、(G +C)的摩尔百分比等指标 ,菌株C4 10鉴定为Rhodovulumsulfidophilus (嗜硫小红卵菌 )、菌株DS2鉴定为Rhodobiummarinum (海红菌 )、菌株E3 和E4鉴定为Rhodobacterazotoformans.4株菌的营养成分分析表明 ,它们的细胞的最大生长量为 4× 10 9mL-1.粗蛋白含量占细胞干重的 5 5 %左右 ,菌株DS2高达 6 4 .2 % .4菌株所含氨基酸种类齐全 ,特别具备人和动物所必需的氨基酸 .4株菌均含有辅酶Q10和类胡萝卜素 .其中菌株C4 10的类葫萝卜素含量最高 .图 1表 6参 14     

一株降解除草剂膦化麦黄桐(PPT)菌的筛选与鉴定

从喷洒有除草剂的土壤中分离到一株能分解膦化麦黄桐(PPT)的细菌.该菌在以PPT为唯一碳源的培养基上生长,能利用PPT的最高浓度为2. 7g/L.采用常规生理生化鉴定方法,并结合16SrDNA序列分析法对该菌进行鉴定.结果表明,该菌与生癌肠杆菌(Enterobactercancerogenus)序列相似性为99. 3%,在细菌分类学上属于肠杆菌.将它命名为Enterobactersp. PPT. 图4表2参7     

玉米免耕秸秆覆盖对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了研究免耕对土壤微生物功能多样性的影响,本项试验运用Biolog-ECO检测手段,对连续2年的玉米（Zea mays L.）保护性耕作试验全部秸秆覆盖免耕和常规耕作2种耕作处理的土样进行了土壤微生物功能多样性研究。试验表明：（1）免耕土壤微生物对碳源利用率以及不同碳源利用率高于常规耕作,免耕对总体碳源利用率平均值比常规耕作高53.1%;（2）免耕土壤微生物丰富度指数、多样性指数显著高于常规耕作,免耕微生物群落丰富度指数22.33±0.57,多样性指数3.02±0.04,常规耕作微生物群路丰富度指数14.33±1.15,多样性指数2.56±0.12。免耕秸秆覆盖耕作措施促进了土壤微生物活性、增加土壤微生物数量。     

螺旋藻培养与动力学模型

在内循环气升式光生物反应器中，就螺旋藻细胞在不同碳源培养其中的生长行以及藻细胞对光能和碳源的利用特性进行了初步研究，结果表明，向培养体系中通入气体流量1％的CO2，有助于提高经式培养的细胞终浓度和稳定培养体系的PH环境；改进的Lambert-Beer定律可较好地描述细胞浓度及光程对光衰减的综合影响，引入平均光强和平均比消光量概念，探讨了细胞比生长速率与它们之间的关系；藻液中总碳量随细胞浓度的上升呈指数关系减少，藻细胞对碳源的得率系数在批式 不同时期之间存在差异。图12参9     

指数施肥对杉木苗期基质中微生物功能多样性的影响

为向轻型基质容器苗合理施肥,实现苗木养分精准调控提供理论依据,以杉木优良无性系"洋061"轻型基质容器苗为研究对象,设置7个施氮处理[对照(CK,0 mg/株)、常规集中施肥处理(CF1,40 mg/株)、常规分次施肥处理(CF,240 mg/株)、指数施肥(EF1,40 mg/株;EF2,80 mg/株;EF3,120 mg/株;EF4,160 mg/株)],采用BiologECO生态板法分析不同施肥处理下轻型基质中土壤微生物群落多样性和代谢活性.结果表明:(1)不同施肥处理提高了土壤微生物的代谢活性,其代谢活性大小表现为EF2> EF3> EF1> CF2> EF4> CF1> CK.(2)除Simpson指数外,土壤微生物的功能多样性整体表现为EF2> EF3> EF1> CF2> EF4> CF1和CK,其中仅有EF2处理的丰富度指数显著高于对照处理.(3)在6类碳源中,土壤微生物对胺类碳源利用率最弱,对多聚物类碳源利用率最高.EF2处理对除碳水化合物外的其他碳源的利用率显著高于对照处理.(4)共提取9个主要主成分,累计贡献率92.33%.第一主成分(PC1)的方差贡献率为25.46%,第二主成分方差贡献率为17.24%,PC1贡献较大的碳源主要是多聚物和碳水化合物,PC2贡献较大的碳源主要是碳水化合物和氨基酸类.综上所述,80 mg/株的指数施肥是较适宜的施氮量和施肥方式,能增强微生物对碳源的利用率,提高土壤微生物的多样性和活性.(图4表1参52)     

乙酰丙酸和前体物对Rhodobacter sphaeroides 5-氨基乙酰丙酸合成的影响

球形红细菌Rhodobacter sphaeroides光合成培养过程中(接种量2g/L),分别以不同方式加入不同浓度的乙酰丙酸(LA)、前体物(甘氨酸、琥珀酸),发现LA(30mmol/L)分3次加入,甘氨酸(60mmol/L)分2次加入,可使5-氨基乙酰丙酸合成酶(ALAS)的活性(149.1U/mg)提高,而其脱水酶(ALAD)活性(143.4U/mg)降低,使ALA产量提高到33.8mmol/L.图2参9     

Food sources of macrobenthos in an estuarine seagrass habitat (Zostera noltii) as revealed by dual stable isotope signatures

Stable carbon and nitrogen isotope analysis was used to examine the resources and position of macrobenthos in an estuarine seagrass food web in two sampling moments, during summer and winter. The contribution of each food source to the carbon requirements of consumers was estimated by a mixing model. The used carbon sources were largely seagrass associated, although seagrass tissues were utilized by only few species, and equally contributed to microphytobenthos and suspended particulate organic matter. Based on isotopic data, Lucinidae bivalves have an alternative trophic pathway via symbiosis with chemoautotrophic bacteria. Resource utilization inside and adjacent to seagrass beds did not differ significantly, implying that seagrass-associated inputs extend well beyond the borders of the vegetation patches.     

丹参提取液对球形红细菌菌体蛋白及几种酶的影响

为探索球形红细菌对丹参的生物转化机理,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(N-PAGE)分别对丹参水提液、醇提液、醇水提液培养后球形红细菌菌体及纯球形红细菌(PRS)菌体蛋白质(Pro)、酯酶(EST)、细胞色素氧化酶(COD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)进行分析,比较用丹参提取液培养前后球形红细菌菌体蛋白及4种酶的同工酶变化.结果表明:丹参提取液培养前后球形红细菌菌体蛋白及4种酶的同工酶谱带差别较大,同工酶的电泳迁移率、活性、所表达同工酶的数目及分布均有差异,培养d 2～6蛋白及酶表达量变化最大,d 14～20基本稳定.研究表明丹参能诱导球形红细菌生成新的蛋白质及酶,亦可抑制某些蛋白质和酶的合成;这些蛋白和酶可能参与了丹参化学成分的生物转化.图4参22     

Whole-lake dissolved inorganic 13C additions reveal seasonal shifts in zooplankton diet

Sustained whole-lake additions of 13C-enriched dissolved inorganic carbon (DIC), intended to increase experimentally the delta13C of DIC in the epilimnion of a small lake with high dissolved organic carbon (DOC), were made during three seasonal periods (spring, summer, and autumn). Coupled with carbon and nitrogen stable isotope analysis of zooplankton and several of their putative food sources, these additions were used to investigate seasonal changes in the relative contributions of different food sources to zooplankton diet in the lake. Four main potential food sources were considered: phytoplankton, heterotrophic bacteria (HB), methanotrophic bacteria (MOB), and green sulfur bacteria (GSB). Because the number of potential food sources exceeded the number of isotopes analyzed, a computer program (IsoSource) was used to estimate the range of possible contributions of the various food sources. During all three periods the added inorganic 13C quickly increased the epilimnetic DIC delta13C by between 18 per thousand and 21 per thousand above the initial value of approximately -21 per thousand. This 13C enrichment of DIC was rapidly transmitted to the particulate organic matter (POM), which included photosynthetic phytoplankton. In spring and summer, delta13C of both adult and juvenile Daphnia increased by approximately 10 per thousand, indicating that Daphnia utilized autochthonous carbon. However, this 13C labeling of Daphnia was not so obvious during the autumn period, when their delta13C generally decreased. According to the IsoSource model outputs based on both delta13C and delta15N values, Daphnia utilized all four potential food source types during spring, summer, and autumn, but in different proportions. The possible contribution of phytoplankton to Daphnia diet was substantial (25-71%) in all seasons. The possible contributions of the bacterial food sources were more variable. The possible contribution of GSB was minor (0-20%) at all times and negligible in autumn. The possible contribution of HB was higher but very variable. Methanotrophic bacteria always made a significant contribution to Daphnia diet and were likely the single most important food source in autumn. Since both HB and MOB in this high-DOC lake probably depend largely on allochthonous organic carbon, our results highlight the seasonal variability in the potential importance of ecosystem subsidies in lake food webs.     

马铃薯连作对土壤微生物群落结构和功能的影响

采用BIOLOG技术,研究马铃薯连作对土壤微生物群落结构和功能的影响。研究发现：连作土壤湿热灭菌后,细菌、放线菌及微生物总量都明显升高,真菌数量显著降低。连作土壤添加马铃薯残茬后,细菌数量降低,真菌数量增加。连作土壤中微生物对多聚化合物和碳水化合物的利用能力较高;湿热灭菌后,土壤微生物对6类碳源的利用率有升有降,表现为对羧酸类化合物、芳香化合物的利用率升高,对多聚化合物、碳水化合物、氨基酸、胺类化合物的利用率降低,微生物丰富度和均匀度降低。土壤病源微生物可能是马铃薯连作障碍发生的原因之一。     

土壤生态系统中黑碳研究的几个关键问题

因人类活动的影响,全球大气C02浓度自1750年以来呈现逐步上升的趋势。农业生产活动与气候变化紧密相关,因土地利用方式的改变以及高度集约化的粮食、食物生产等农业活动都有可能增加CO2等温室气体的排放。如何遏制和减少大气中的CO2浓度是当前的热点问题,黑碳这一物质形式有可能为这一问题的缓解或解决提供新途径。生物质黑碳是生物质材料在低氧或无氧状态下经热裂解而形成的一种富含碳元素的有机连续体,其中碳（C）元素的含量高达70％-80％,并且大多以稳定的芳香环形式而存在。人类生存环境中所形成黑碳的80％以上最终都要归于土壤,且由于其较强的抗分解能力而长期滞留于土壤环境中。利用黑碳的这些特性及其碳封存能力,实施积极而有效的土壤管理措施,有可能增加土壤生态系统中的碳储存,从而为人类社会应对全球气候变化提供新的机遇。在文献资料调研的基础上,描述了土壤中黑碳的来源及其增加土壤碳储存、减缓陆地生态系统碳循环的潜力;阐释了量化土壤中黑碳的重要性以及精确测定土壤黑碳含量的关键所在;揭示了黑碳在土壤环境中的稳定性,探讨了外源黑碳与土壤本体有机碳的相互作用关系,并分析了黑碳对土壤温室气体排放的影响及其不确定性。揭示这些问题有助于客观评价黑碳能否作为一个有效的土壤有机碳库,也益于明确黑碳在全球碳循环以及中国农业减排过程中的作用与地位。