土壤环境中四环素抗性基因向病原菌的转移研究

抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）已被公认为环境中的新型污染物,水平基因转移是ARGs传播与扩散的主要途径,纯培养体系下ARGs的水平基因转移（Horizontal gene transfer,HGT）已经多有报道,HGT的分子机制也已被充分挖掘。然而,环境中的ARGs在自然条件下是否能够转移到人类致病菌中目前仍然未知。为了探究沙门氏菌是否能够在自然条件下从施肥土壤中获得ARGs并在土壤中长期存活,将含有大量四环素敏感型沙门氏菌的粪肥施入3种土壤,并对土壤进行淹水或不淹水处理,90 d后分离四环素抗性沙门氏菌。结果表明,沙门氏菌未通过HGT获得四环素抗性基因并在土壤中长期存活。从红壤中分离到3株具有四环素抗性的疑似沙门氏菌,经过生理生化和16S测序鉴定确定它们均为产H2S的大肠杆菌,经HT-q PCR检测,它们均携带多种ARGs。对其中携带ARGs种类最多的T2菌株进行全基因组测序与分析,结果表明T2携带了两个长度分别为40.48 kb的IncX1型和93.31kb的IncY型质粒,15个基因岛,与COG数据库比对得到了3 807个注释基...     

贝莱斯芽孢杆菌ES2-4的生防潜力及全基因组分析

葡萄座腔菌（Botryosphaeria dothidea）引起的苹果轮纹病易对苹果贮藏造成严重经济损失.从果园土壤中分离到一株细菌ES2-4,平板对峙试验显示其对葡萄座腔菌的抑制率为79.5%（扫描电镜观察到菌丝畸形）,其无菌发酵滤液处理苹果果实亦可显著抑制苹果轮纹病的发病程度.为探究其拮抗机制,采用Illumina和Pacbio第三代测序技术对菌株进行全基因组测序分析,基于管家基因gyrA测序鉴定,结合平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA杂交（dDDH）的比较基因组分析,将ES2-4鉴定为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）. ES2-4基因组长3 929 792 bp,平均GC含量46.5%,共编码基因4016个,不含质粒.antiSMASH共预测到次级代谢产物基因簇14个,其中9个与surfactin、iturin、fengycin、macrolactin、difficidin、bacillaene、bacilysin、bacillibactin、amylocyclicin化合物合成相关基因簇完全一致或高度相似.此外,其基因组存在能够降解真菌细胞壁的糖苷水...     

长江流域河流和湖库的浮游细菌群落差异

在长江流域自江源区至入海口的干流重点区域、八大一级支流和多个重点湖库设置了 177个样点开展浮游细菌调查,采用基于细菌16S rRNA基因的单分子实时测序技术研究浮游细菌群落的空间分布差异,期望在更广的调查范围和更高的物种注释精度上阐明长江流域浮游细菌群落结构的分布特征.首先分析了各采样点浮游细菌的α多样性状况,发现长...     

强化反硝化除磷的新型多级缺氧-好氧工艺

基于多级缺氧-好氧(MAO)工艺和反硝化除磷理论,设计一种具有反硝化除磷功能的新型MAO工艺(DPR-MAO).实验探究了该工艺的脱氮除磷效能以及各反应池的微生物群落特征.工艺运行结果表明,稳定期COD、TN、NH4+-N和TP的平均出水浓度分别为7.07,9.04,0.34,和0.49mg/L,平均去除率分别为98％...     

固体碳源生物膜处理地下水硝酸盐污染的脱氮性能研究

采用聚己内酯(PCL)为固体碳源和生物膜载体,研究填充率和水力停留时间(HRT)对生物膜反应器脱氮的影响。结果表明:(1)40%(体积分数)的填充率较合适,4h为最佳HRT。此时反应器硝酸盐氮去除率为88%,出水硝酸盐氮质量浓度平均值为8.80mg/L。(2)丛毛单胞菌属(Comamonas)、热单胞菌属(Thermomonas)、固氮螺菌属(Azospira)和长绳菌属(Longilinea)为反应器的主要菌属,且填充率40%的反应器以上菌属相对丰度总和最高(70%)。     

抗虫-耐除草剂转基因玉米种植对根际土壤细菌和真菌群落的影响

全生育期种植抗虫基因cry1Ab/cry2Aj和耐除草剂基因G10evo-spsps的转基因玉米及其亲本非转基因玉米,采用定量聚合酶链式反应(PCR)和高通量测序技术,测定玉米拔节期和成熟期根际土壤细菌和真菌群落数量、组成及多样性,研究种植抗虫耐除草剂转基因玉米对根际土壤微生物的影响。结果表明,种植转基因玉米未显著影响根际土壤理化性质、土壤荧光素二乙酸酯水解酶活性、微生物群落丰度及多样性;在门水平上,种植转基因玉米仅显著提高2个生长时期根际土壤细菌放线菌门(Actinobacteria)相对丰度;在属水平上,种植转基因玉米均显著降低2个生长时期根际土壤细菌Candidatus_Nitrososphaera相对丰度;种植转基因玉米未影响真菌门水平相对丰度,但影响根际土壤真菌Fusarium、Staphylotrichum和Lophiostoma属相对丰度。另外,生长时期显著影响根际土壤可溶性有机碳和全氮含量,也显著影响根际土壤细菌群落组成和多样性,但未显著影响根际土壤真菌群落组成和多样性。该研究旨在为转基因作物产业化的自然生态风险管理和控制提供基础数据和理论支撑。     

基于高通量定量PCR研究城市化小流域微生物污染特征

水体微生物污染(包括致病菌、病毒、寄生虫)会引起多种传染病和寄生虫病,对生产生活用水安全和人体健康造成重要威胁。本研究应用基于Taq Man探针的高通量荧光定量PCR技术对厦门市后溪流域冬季微生物污染进行检测,包含了5种粪便污染源(人源、反刍动物源、猪源、家禽源、狗源)微生物源示踪分子标记物与12种病原微生物。结果表明,该流域在上游及水库5个位点没有粪便污染,仅在其中一个水库位点检测出棘阿米巴,微生物污染极小;中下游检测出人类、反刍动物、猪、家禽、狗粪便污染,并且检测出产气荚膜梭菌、肠聚集性大肠杆菌、肠毒素型大肠杆菌、幽门螺杆菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌、棘阿米巴、克雷伯氏肺炎杆菌等病原菌,其中流经旧城区居民生活生产区水样微生物污染严重,下游新城区微生物污染较小。这些结果暗示着城市人类活动是流域微生物污染主要来源,应从污染源头加强微生物污染控制。     

长江干流浮游细菌群落结构及影响因素

为研究长江干流浮游细菌群落结构的空间分布规律及其环境影响因素,针对细菌16S rRNA基因,采用定量PCR和高通量测序技术,对2015年和2016年采集的长江干流自四川泸州到上海吴淞口共计40个样点进行分析。结果表明：水体中浮游细菌16S rRNA基因丰度为2.64×106~1.44×109 copies/L。上游（泸州至秭归）、中游（宜昌至湖口）和下游水体（湖口至上海入海口）的α多样性在3组间都没有呈现出显著差异性。长江干流浮游细菌在门水平上主要由变形菌门（Proteobacteria,7.49%~86.53%）、放线菌门（Actinobacteria,0.27%~54.72%）、厚壁菌门（Firmicutes,0.03%~90.95%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,0.50%~45.36%）和异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus,0.00%~23.96%）构成。在属或科水平上主要由丛毛单胞菌科（Comamonadaceae,0.03%~65.67%）、CL500-29_marine_group（0.00%~24.23%）、hgcI_clade（0.00%~28.82%）、芽孢杆菌属（Bacillus,0.00%~90.88%）和氢噬胞菌属（Hydrogenophaga,0.03%~38.55%）组成。从上中下游水体的浮游细菌群落组成来看,上游水体相对丰度最高的类群为Bacillus（0.00%~90.88%）,中游和下游为Comamonadaceae（分别为0.60%~65.67%和2.87%~50.64%）。造成上中下游水体中浮游细菌群落组成差异的环境因子各不相同：影响上游的主要为pH和悬浮颗粒物（SS）,影响中游的主要为溶解氧（DO）,影响下游的主要为DO、水温（WT）和总磷（TP）。     

ABR-MBR工艺反硝化除磷微生物群落特征分析

为了揭示ABR-MBR组合工艺中反硝化除磷微生物种群演替规律,采用Miseq高通量测序技术考察了该工艺在不同运行阶段除磷功能区的微生物群落结构。结果表明,硝化液回流比逐步从150%提升至300%可促进反硝化除磷菌大量富集,促进系统的启动和稳定运行;系统在运行过程中始终保持较高的微生物多样性;优势微生物种群均以变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,最大丰度分别为55.13%和7.76%,且变形菌门功能性微生物主要集中在γ-变形菌纲(Gamaproteobacteria);功能性除磷菌属主要为气单胞菌属(Aeromonas),假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium);其中在逐步提升硝化液回流比过程中气单胞菌属(Aeromonas)被大量富集,其在γ-变形菌纲(Gamaproteobacteria)的相对丰度由5.30%上升至41.49%并在系统后续运行中维持主导地位。系统除磷效果与功能性除磷微生物相对丰度的变化密切相关。系统中微生物种群的多样性和功能微生物的结构稳定性为ABR-MBR工艺的稳定运行和高效处理提供了保证。     

武进港流域地表水中新污染物的高通量筛查与源解析

新污染物长期存在于水环境中,其对生态、人类健康存在的潜在危害和风险是不可忽视,而研究其在地表水中的分布特征及其来源可对新污染物的源头治理与管控提供帮助.武进港是太湖西北部的主要入湖河流之一,为了解武进港流域新污染物的分布,采用液相色谱-高分辨率质谱仪（LC-HRMS）对19处地表水样（包括主河道12个水样、支流7个水样）和污水处理厂出水水样中的新污染物进行高通量筛查.共识别出294种新污染物,其中药物类和农药类新污染物占比较大,分别为35.4%和32.3%.主成分分析表明,污水处理厂出水受新污染物污染的情况与地表水具有显著差异,同时19个地表水点位中,新污染物的分布在武进港流域存在南北地区差异.通过Mann-Whitney U检验,并绘制火山图,北部筛选出70种特征新污染物,其中药物类新污染物占比最大,为48.6%,包括咖啡因、金刚烷胺、缬沙坦等.南部筛选出17种特征新污染物,农药类占比最大,为52.9%,包括2-甲基-4-氯苯氧乙酸（MCPA）、灭草松等.相关性分析结果显示,农药类特征新污染物与农田占比呈正相关.