基于高通量测序技术的铬污染农田土壤菌群多样性及修复菌株的筛选

菌种资源筛选是铬污染土壤生物修复的基础.以铬污染农田土壤为研究对象,采用高通量测序方法分析土壤细菌多样性特征,并根据多样性分析结果,采用选择性培养基和培养方法快速筛选对铬具有适应性和去除能力的细菌,以寻找能在铬污染农田土壤原位修复中具有较大应用潜力的菌种资源.结果显示:受铬污染的土壤细菌群落丰富度和多样性均低于未受铬污染土壤.门水平上,铬污染土壤中放线菌门(Actinobacteria)细菌丰度显著高于未受铬污染的土壤,是两种生境丰度差异最大的门.属水平上,芽孢杆菌属(Bacillus)是铬污染土壤中丰度最高的优势属,显著高于未受铬污染的土壤.从铬污染土壤中共分离到6株能够耐受1 000μg/mL铬的细菌. 6株菌都具有一定的六价铬Cr(VI)去除能力,其中Cr1、Cr3和Cr8能在72 h内将500μg/mL铬培养基中的Cr(VI)全部去除,Cr8能在72 h内将1 000μg/mL铬培养基中的Cr(VI)去除61.2%. 16S rDNA测序结果表明,6株菌中有5株属于厚壁菌门芽孢杆菌属,1株属于放线菌门纤维微菌属(Cellulosimicrobium).结合菌体及菌落形态特征和序列分析结果,铬去除能力最高的Cr8菌可初步被确定为C. aquatile.本研究表明铬污染降低土壤中细菌多样性,根据高通量测序结果有选择性地快速筛选铬污染修复菌株具有可行性,Cr8菌是国内首次分离到的具有铬污染修复功能的纤维微菌属菌株.(图11表5参40)     

氢化可的松高转化菌株的选育及其发酵条件

利用酮康唑抗性突变选育氢化可的松高转化菌株，即将经过紫外线诱变处理的新月弯孢霉原生质体倾注于含有酮康唑最小抑制浓度(10μmoL／L)的培养基平板上，获得了136株酮康唑抗性突变株，氢化可的松转化率高于出发菌株的有14株．其中抗性突变株KA-91，其氢化可的松转化率为出发菌株的1．42倍，达到68．05％．研究了菌株的发酵性能，优化了培养基组成和发酵工艺条件，氢化可的松转化率达到73．6％．图7表3参5     

硫杆菌的分离鉴定及其对煤矿废弃物的氧化脱硫特性

从宁夏大武口高硫煤矸石山的酸性废水中分离得到一株自养硫氧化细菌CMTF-32．该菌极端耐酸，能氧化低价态硫化物，氧化单质硫的能力强，在d11时单质硫的氧化率达到65．6％，日产硫酸能力最高时能达3．0g／L．培养基pH值在培养过程中明显下降．16S rDNA序列分析表明，该菌株与Acidithiobacillus thiooxidans相似性为99％，结合形态、生理生化实验结果，确定菌株CMTF-32为嗜酸氧化硫硫杆菌．煤矸石的脱硫实验表明，在煤矸石粒径小于2mm，初始pH为1．5，30℃培养条件下脱硫效果最佳，d14时脱硫量为2．72g／L，脱硫率可达到84．5％，使煤矸石的硫污染得到了有效的控制．图5表1参13     

水体中氧化铁鞘细菌的分离鉴定及保藏

采用试管静止富集培养及生态模拟富集培养，结合平板划线、稀释涂布、平板滴加法，成功地从150份水样中分离到94株鞘细菌．利用Winogradsky液体试管法进行产铁氧化酶鞘细菌的快速初筛，从中筛选出24株产铁氧化酶能力较高的菌株，再经摇瓶复筛，获得产酶活性最高的菌株FC9901．采用多相鉴定方法对菌株FC9901细胞形态、培养特征、生理生化反应及各种碳源利用情况进行了研究，根据《伯杰氏细菌鉴定手册》第9版，把该菌株鉴定为第十四群鞘细菌类(sheathed bacteria)球衣菌属(Sphaerotilus)浮游球衣菌(Sphaerotilus natans)．对鞘细菌几种保藏方法进行比较研究，结果表明蒸馏水保藏法保藏时间长，是一种经济简便有效的保藏方法．图3表7参9     

克拉维酸产生菌的改良

以棒状链霉菌Streptomyces clavu ligerus CCRC11518(ATCC27064)为出发菌,采用经典物理和化学诱变剂处理的微生物诱变技术和现代理性化筛选方法,通过筛选抗终产物结构类似物舒巴坦钠突变株、底物甘油耐受型突变株、营养缺陷型突变株,最后获得一株克拉维酸高产突变株III50,其克拉维酸摇瓶产量为834.8μg/mL,是出发菌株产量(282.4μg/mL)的2.96倍.该突变株在琼脂斜面培养基上连续转接传代8代,克拉维酸的产量保持稳定.表12参8     

四川盆地大豆根瘤内生细菌的分离鉴定及促生效果

以四川盆地大豆根瘤为材料,采用划线法分离内生细菌、16S rDNA PCR-RFLP分析其遗传多样性,并结合菌株促生特性和盆栽试验筛选优良促生菌.从分离获得的130株内生细菌中选取了40株细菌作为供试菌株,16S rDNA序列表明分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium).以大豆为供试作物筛选出了12株具有促生能力的细菌,所有菌株均能分泌吲哚-3-乙酸(IAA),浓度达到0.353-32.404μg/mL;7株能产铁载体,活性单位为7.35%-34.31%;有11株具有溶磷能力,溶磷量达到4.26-10.6μg/mL;6株具有固氮能力.接种12株供试菌株后,玉米的农艺性状、植株全氮和全磷含量均优于单施化肥处理,其中菌株DA16-5效果最好,表现出良好的促生潜力.综上,四川盆地大豆根瘤内生菌遗传多样性丰富并且普遍具有促生能力,是重要的生物资源.     

九层塔内生细菌系统发育分析及生物学功能

九层塔(Ocimum basilicum L.)为一年生唇形科药食两用植物.为研究野生九层塔植株内生细菌的多样性及生物学功能,采用LB、VM、DN和CCM4种培养基从植物不同部位中分离纯化内生细菌,利用IS-PCR插入序列指纹图谱技术进行聚类分析,通过16S rRNA基因测序分析对内生细菌进行分子鉴定及系统发育分析,进一步采用传统方法鉴定各类群代表菌株的生物学功能,并选取功能性较强的菌株进行水稻种子萌发及盆栽促生试验.结果显示,从九层塔中分离获得48株内生细菌,聚为13个类群,表现出九层塔内生菌的多样性;生物学功能测定显示所获得内生菌功能丰富:9株具有固氮功能,8株具溶磷功能,10株具有解钾能力,12株具有分泌生长素的能力,7株具有分泌铁载体功能;筛选出2个促生功能优良的菌株,分别为H1041和H4039,其发酵液能显著地促进水稻种子萌发和水稻生长.本研究表明从野生植物九层塔中分离所得的内生菌具有种群多样性和功能多样性,这些兼具不同功能的菌株具有农业应用开发的价值和意义.(图6表3参62)     

红谷霉素对细菌耐药性质粒转移的抑制作用

以Shigella flexneri D15 R-plasmid CmR和Escherichia coil 1485 RifR为试验菌株,研究红谷霉素对细菌耐药性质粒在细菌之间转移的抑制作用及对两种细菌R质粒的消除作用.将红谷霉素(30μg/mL)与S.flexneri D15 R-plasmid CmR和E.coli 1485 RifR按实验设计混合并分别培养24 h和48 h,涂布在麦康凯琼脂平板上,计算相应菌落数.结果表明,当红谷霉素抑菌浓度为30μg/mL时,对细菌耐氯霉素的R质粒的转移抑制率分别达到92.82%(24 h培养)和96.04%(48 h培养),但对R质粒的消除作用不显著.说明红谷霉素对R质粒转移抑制作用强烈但不具有R质粒的消除作用.     

香花槐组培苗快繁体系的建立及工厂化育苗的主要影响因素

建立了香花槐组培苗快繁无性系．在改良MS培养基中添加ρ(6-BA)／mg L^-1=0．35～0．5、ρ(NAA)／mg L^-1=0．05～0．08，ρ(GA3)／mg L^-1=0．07～0．1作为生长培养基．在丛生芽诱导培养基中，ρ(6-BA)／mg L^-1=0．8～1．4，其余成分同生长培养基．两种培养方法同时使用，保证了组培苗繁殖系数为5左右．生根培养基中大量元素为MS基本培养基的1／4，ρ(IBA)／mg L^-1=0．1～0．5、ρ(IAA)／mg L^-1=1．7～2．5，香花槐组培苗的生根率为90％．炼苗后组培苗的移栽成活率为85％，且植株表型未见变异．将MS基本培养基中硝酸钾的含量由1.9g／L提高至2．199～2．931g／L，可满足每代香花槐试管苗生长25～35d期间对钾的需求．将培养基中6-BA的含量降至0．4mg／L，并采用合适的组培容器，在连续培养2、3代后，可将超度含水态苗的发生频率控制在10％以下，在6mo内生产100万株香花槐组培移栽苗．图1表1参16     

基于luxAB标记菌株的发光定量分析及其在镉毒性检测方面的应用

以E.coli(pHN102)为研究对象,探讨了luxAB标记菌株的发光定量方法以及影响其发光测定的相关因素.结果表明,该标记菌株在癸醛诱导发光后存在动态变化的发光曲线,发光强度随时间变化先升后降.增大癸醛浓度会提高发光强度,当癸醛浓度达到1%时出现最大发光值;供试菌株在35℃和pH6条件下的发光强度最大,与E.coli的最适生长条件相一致.应用此标记菌株检测镉(Cd)毒性,其相对发光度与Cd浓度存在负相关,线性回归分析可达到1%显著水平.Cd在LB培养基、M9培养基和水中的EC50值分别为4.27mmol/L、34.8mmol/L和62μmol/L,说明Cd在水介质中的毒性远大于在LB、M9培养基中的毒性.图6表2参16