新型锰氧化菌株Pseudoxanthomonas mexicana S5-3-5X的分离及锰氧化机理研究

锰氧化微生物能催化氧化Mn^II生成锰氧化物（Mn^IV&III）,而生成的锰氧化物可强化水处理体系（如锰砂滤池、湿地）中的微量有机污染物降解及底泥中甲烷的厌氧氧化,因而受到广泛研究.从环境中分离出更多种属和生态位的锰氧化菌是生物强化环境中锰氧化过程的重要基础.依据锰氧化菌株对低浓度营养物的潜在偏好,本研究梯度稀释常用的锰氧化菌培养基（PYG培养基）,配置出5级营养物梯度浓度的培养基.相对于原培养基,从较低浓度的4级培养基中多分离出6个菌属的锰氧化菌株,提高了锰氧化菌株的分离效率.分离出的Pseudoxanthomonas（假黄色单胞菌属）菌属的锰氧化菌株（Pseudoxanthomonas mexicana S5-3_-5X）,属中文文献首次报道.研究发现该菌株能在环境常见条件（pH 6.0~7.8、低营养物浓度（如稀释5~625倍PYG培养基）、50 μmol·L^-1 ~1.6 mmol·L^-1的Mn^II浓度）生长并产生锰氧化活性;可以产生胞外超氧化物和锰氧化蛋白等锰氧化活性物质;基因组具有编码锰氧化模式菌株Pseudomonas putida GB-1的3个Mn^II氧化蛋白的同源基因,并且具有降解一些有机污染物的代谢通路.因此,该菌株具有较好的工程应用潜力.     

典型氢氧化细菌固碳特性种间差异及胞外有机物对固碳过程影响

化能自养细菌对全球CO₂固定具有重要的意义.研究了4种典型氢氧化细菌（HOB,分别是Alcaligenes hydrogenophilus DSM 2625、Pelomonas saccharophila DSM 654、Variovorax paradoxus DSM 30034和Acidovorax facilis DSM 649）的固碳特性及其种间差异性,并探究了胞外游离有机碳（EFOC）对不同种类HOB固碳效率差异性的影响.结果表明：①不同HOB自养培养过程中表观固碳量随时间呈显著差异性,其中,DSM 2625生长速度较快,其平均固碳量分别是DSM 654、DSM 649和DSM 30034的6.30、8.76和7.02倍.②不同HOB之间cbbL基因转录量与 表观固碳量的相关系数为0.980 （p<0.05）,cbbL基因转录量是造成不同菌种之间表观固碳效率差异的关键因素.③HOB细胞蛋白质含量与cbbL基因丰度和转录量之间也存在显著正相关,相关系数分别为0.999（p<0.01）和0.976（p<0.05）,即化能自养细菌CO₂同化途径所固定的有机碳进一步参与细胞蛋白质的合成,进而影响其生长速度和表观固碳效率.④HOB在自养培养过程中产生的EFOC对cbbL基因转录效率产生反馈抑制作用,且不同HOB之间,EFOC/TOC比例越低,表观固碳效率越高.     

北京市不同季节室外细菌气溶胶分布特征及其环境影响因素分析

为了解北京市室外细菌气溶胶的分布特征,基于培养法分析了2020年9月—2021年5月不同季节细菌气溶胶浓度及粒径的分布特征,探讨气象因素(温度和相对湿度)和空气颗粒物(PM₁₀和PM_2.5)对细菌气溶胶分布特征的影响. 结果表明:①北京市室外细菌气溶胶平均浓度为447.10 CFU/m3 (每立方米空气中的菌落形成单位),呈春季〔(648.55±537.24)CFU/m3〕>冬季〔(324.50±181.99)CFU/m3〕>秋季〔(319.59±305.07)CFU/m3〕的特征,不同季节细菌气溶胶浓度差异不显著. ②北京市室外约80%的细菌气溶胶直径大于2.1 μm,细菌气溶胶浓度在第2级(粒径为4.7~7.0 μm)显著降低,峰值粒径出现在第1级(粒径>7.0 μm). 粒径大于7.0 μm的细菌气溶胶在春季与秋季以及春季与冬季之间均存在统计学差异 (p均小于0.05). 可进入人体下呼吸道的细菌气溶胶(≤4.7 μm)比例近50%(冬季、秋季、春季占比分别为61.0%、58.9%、41.6%),冬季空气中可进入人体下呼吸道的细菌气溶胶比例最高. ③Spearman相关性分析表明,室外环境细菌气溶胶浓度与相对湿度呈显著负相关(p<0.05),与PM₁₀浓度呈显著正相关(p<0.05),表明细菌气溶胶浓度受气象因素和空气污染物的影响. 研究显示,北京市室外环境中可进入人体下呼吸道的细菌气溶胶比例近50%,冬季细菌气溶胶暴露风险最高.      

两级A/O工艺处理焦化废水有机污染物转化特征及细菌群落响应

为探究两级缺氧/好氧(anoxic/oxic, A/O)工艺处理焦化废水有机污染物转化和细菌群落结构之间的关系,以实际运行的焦化废水处理厂为研究对象,采用傅里叶变换红外光谱和三维荧光光谱对废水中有机污染物官能团与溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)进行分析,并采用高通量测序技术,分析两级A/O工艺中细菌群落结构及其功能的沿程变化. 结果表明:①两级A/O工艺对化学需氧量(COD)、氨氮(NH₄+-N)、硫氰酸盐(SCN?)、苯并[a]芘(BaP)、苯酚、挥发酚的去除率均在90%以上. ②各有机污染物的去除与醇类、脂类、醚类、多糖类及羧酸类等物质的C≡N、C—N、C=C、—CO—伸缩振动,以及—NH₂和N—H弯曲振动等官能团运动有关,原水中大部分DOM被去除. ③微生物分析表明,硫杆菌(Thiobacillus)为两级A/O工艺的优势菌属(相对丰度为18.85%~31.06%),Fluviicola和norank_f_JG30-KF-CM45的相对丰度与BaP浓度均呈负相关,Arenimonas的相对丰度与挥发酚、苯酚浓度均呈正相关,Bradyrhizobium、Nakamurella、Nitrospira、norank_f_NS9_marine_group、unclassified_f_Rhizobiaceae的相对丰度与挥发酚、苯酚浓度均呈负相关. ④两级A/O工艺中有机污染物的去除与氟苯甲酸酯降解、多环芳烃降解、苯甲酸酯降解等多种代谢途径有关. 研究显示,经两级A/O工艺处理后,焦化废水中的主要污染物均显著去除,并且有机污染物变化均会影响功能微生物相对丰度的改变.      

沉积物电缆细菌的生长特征及其对物质循环影响的研究进展

沉积物-水界面物质循环主要受铁锰化合物和微生物氧化还原过程的影响. 微生物氧化还原通常发生在细胞周质空间和外膜表层,或通过微生物纳米导线、细胞被膜等机制发生在细胞间. 近年来,电缆细菌介导的长距离电子传递机制的发现,使得微生物氧化还原反应的发生距离从纳米级扩展到厘米级. 本文重点综述了电缆细菌的生理特性及其对沉积物-水界面物质循环的影响,总结了电缆细菌的环境效应及未来的研究方向. 电缆细菌主要栖息于高硫化物含量、高电导率和低生物扰动的咸水沉积物中,在淡水沉积物中较少见. 电缆细菌对硫化物的氧化是一种反向硫酸盐还原过程,使得表层沉积物处于偏碱性的环境中,并利用多种电子受体来实现硫氧化,从而在与其他微生物的竞争中获得优势. 电缆细菌通常以O₂为电子受体将H₂S和FeS氧化为硫酸盐,并在沉积物-水界面处形成一层铁氧化物保护层,在吸附间隙水中磷的同时也阻止了其他物质的释放. 电缆细菌能够通过溶解FeS间接地促进硝酸盐异化还原作用,进而影响沉积物氮循环. 未来有必要加强微尺度电缆细菌对物质循环的影响和电缆细菌与其他细菌的协作关系研究,建议创新电缆细菌的纯化培育条件并开展其在硫污染沉积物修复中的应用,从而为水生态环境保护工作的开展提供技术支持.      

土地集约利用程度对华北潮土农田土壤微生物群落丰度和死生物物质积累的影响

土壤微生物决定着土壤生态系统的养分周转状况,其死生物物质在土壤有机碳(SOC)积累中发挥关键作用.然而,目前缺乏对土壤微生物群落丰度及其死生物物质如何响应农业土地集约利用程度调整的了解.为弥补这一知识缺口,基于土地集约化利用程度,设置小麦-玉米周年轮作(CC)、临时草地与小麦种植交替(TG)和多年生草地(PG)这3个处理开展长期定位试验,采用基于数字PCR和微生物标志物氨基糖的检测技术,以探究农业土地集约利用程度调整对土壤细菌和真菌数量,以及细菌、真菌和总微生物死生物物质C积累及其对土壤SOC封存贡献的影响,进一步明确驱动细菌、真菌和总微生物死生物物质C积累的关键因子.结果表明,与土壤细菌群落丰度相比,真菌群落丰度受到农业土地集约利用程度调整的强烈影响,随土地集约利用程度的降低而增加.在3种土地集约利用程度处理下,土壤总微生物死生物物质C均主导SOC积累,对SOC的贡献率分别达到52.78%、 58.36%和68.87%,呈现随土地集约利用程度降低而升高的趋势;真菌死生物物质C占总微生物死生物物质C的比例均大于80%,说明其对总微生物死生物物质C的绝对主导地位,且受土地集约利用程度降低...     

三峡库区消落带落羽杉人工林土壤细菌群落结构多样性及动态变化

消落带是连接陆地与水域的交错地带,具有重要的生态功能,其适生木本植物的种植对消落带土壤的生物地球化学循环起着重要的作用.为探究适生植物对三峡库区消落带环境的适应机制,采用高通量测序技术对消落带退水后适生植物落羽杉(Taxodium distichum)不同生长时期(T1:5月、 T2:7月和T3:9月)的土壤细菌群落组成及多样性进行研究,同时采用PICRUSt2对细菌功能进行预测.结果表明,土壤pH值、硝态氮、铵态氮、土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶等理化指标随时间变化显著(P<0.05);土壤细菌多样性、丰富度和结构也随时间变化而变化,除Chao1以外,根际土壤细菌的α多样性均表现为：T1>T2>T3,非根际土壤细菌α多样性则表现为：T3>T1>T2. RDA分析表明,影响细菌群落的理化指标主要有土壤pH值、脲酶、铵态氮和硝态氮.所有土壤样本中共检测到细菌60门,其中以变形菌门和酸杆菌门为优势细菌门.根据PICRUSt2预测,代谢是落羽杉土壤细菌群落中普遍存在的基本功能,与C、 N和P有关的各代谢途径存在一定的时间差异.以上研究结果有助于加深对三峡消落带植被修复...     

营养物质对铜绿微囊藻生长和藻际细菌的影响

菌-藻"体系在水生态平衡中发挥重要作用,为探明蓝藻水华时期的菌藻关系,研究了原位营养刺激后藻际微生物对铜绿微囊藻生长的影响.结果表明,LB培养基可抑制铜绿微囊藻生长,抑藻率为86.49%;而乙酸钠、葡萄糖和柠檬酸钠可促进藻细胞生长,增长率均在50%以上.对LB培养基和蛋白胨刺激后的藻际细菌进行溶藻菌的筛选,共分离出6株具有强效抑藻作用的菌株,其中Bacillus sp.A1抑藻率高达97.55%.16S rRNA高通量测序表明,向铜绿微囊藻中投加营养物质均可改变藻际细菌群落结构并增加物种丰富度,添加LB培养基和蛋白胨可促使藻际细菌群落数量剧增.生理生化响应表明,藻细胞受LB培养基和蛋白胨胁迫后,活性氧（ROS）水平和丙二醛（MDA）含量激增,细胞氧化损伤严重;超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性先急剧上升后下降,抗氧化酶系统受损.扫描电镜显示,LB培养基可使藻细胞逐渐萎缩,最终破碎;而藻际细菌显著增多.因此,在蓝藻水华暴发的水体进行适当的外部营养刺激可在一定程度上实现溶藻菌原位抑藻.     

黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤细菌群落多样性变化

为研究海拔变化和退化过程中高寒草甸土壤细菌群落多样性的变化规律,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同海拔活动斑块、非活动斑块、恢复斑块和高寒草甸土壤细菌群落多样性,利用冗余分析对细菌多样性和环境因子进行分析.结果发现,3种类型斑块中主要的土壤细菌门均是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）.细菌优势属为RB 41 、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）.RB 41 和慢生根瘤菌属相对丰度随海拔升高而下降,随斑块演替而增加,但3种类型退化斑块相对丰度均显著低于高寒草甸（P<0.05）.退化斑块土壤碳固定功能的细菌丰度,大于健康高寒草甸.不同斑块的细菌Chao1指数和物种数显著高于高寒草甸（P<0.05）.冗余分析发现,生物结皮盖度和全氮是海拔4013 m处细菌优势门的主要影响因子;生物量、全氮和pH对高海拔4224 m细菌优势门影响较大.生物量和全钾显著影响海拔4013 m的细菌属分布,海拔4224 m地区莎草科盖度和速效氮为细菌优势属的主要影响因子.生物结皮和pH对细菌多样性影响较大.不同海拔地区细菌的影响因子发生着较大变化,在研究细菌多样性变化的过程中,不仅要关注高寒草地退化的影响,还应考虑海拔高度的作用.     

活性污泥法中细菌多样性综述

活性污泥法是污水处理最重要的生物处理工艺之一,活性污泥系统中的细菌群落是该技术的核心,准确地了解活性污泥中微生物的群落结构、关键功能、细菌的生理特性和作用机制是提高活性污泥处理工艺运行效果的重要依据。文章通过对相关文献的总结和分析,综述了活性污泥处理工艺中主要细菌群落(脱氮除磷细菌、丝状菌等)的多样性和生理生态学特征,为提高污水处理厂运行效能、增强功能稳定性提供一定的微生物学理论基础。