海域高温油田1株耐高温耐盐硫酸盐还原菌的筛选与生理特性及活性抑制

油田中硫酸盐还原菌(SRP)的生长代谢能产生大量H_2S,会引起油藏酸化和微生物腐蚀等严重的生产和环境问题,而关于油田环境中SRP微生物多样性与生理活性的研究仍十分缺乏.为了深入了解我国渤海湾海域高温酸化油藏中SRP代谢特点并探究其潜在危害控制方法,本研究采用厌氧纯培养技术从渤海湾某高温油田采出水中分离筛选到1株耐高温、耐盐的SRP菌株BQ1,研究了其生理特性,并评价了不同杀菌剂和代谢抑制剂对其产H_2S活性的影响.结果表明,菌株BQ1的细胞呈短杆状,大小为(1.2~2.5)μm×(0.5~0.8)μm,有运动性.尽管BQ1与普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris Hildenborough)的16S rRNA基因序列相似性达99%,但两者生理特性具有明显差异.BQ1可在温度为14~70℃(最适30℃)、p H 6.0~9.0(最适7.0)、盐度为0%~10%条件下生长代谢.BQ1可利用甲酸钠、乳酸钠、乙酸盐等多种碳源,能以硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐或单质硫为唯一电子受体产生H_2S.次氯酸钠(600 mg·L~(-1))、苄基三甲基氯化铵(300 mg·L~(-1))或NaNO_3(800 mg·L~(-1))对BQ1产H_2S活性无明显抑制效果.戊二醛(50 mg·L~(-1))、溴硝醇(30 mg·L~(-1))、二氧化氯(50 mg·L~(-1))或NaNO_2(70 mg·L~(-1))可抑制BQ1产H_2S活性达30 d以上,是控制渤海湾高温油田微生物酸化的潜在有效抑制剂.     

活性污泥高质量RNA快速提取方法研究

通过比较RNA产量、纯度、降解程度、特定基因的扩增能力、微生物多样性等评价指标,考察和探讨了5种不同RNA提取方法对活性污泥总RNA提取效果的影响并最终建立了一种快速、有效的活性污泥RNA提取方法,即在TENP和PBS洗涤沉淀污泥的基础上,分别采用溶菌酶和TRIzol裂解活性污泥细菌、氯仿去除细菌裂解液中的蛋白和大部分DNA、异丙醇沉淀核酸和DNase I水解残留DNA后,最后进一步用离心柱纯化RNA.结果表明,这种方法可以有效提取高质量的菌群RNA,不仅提取的RNA总量多(每g污泥可提取169.6μg RNA)、纯度高、降解程度低、完整性好、具有丰富的生物多样性,而且可同时进行16SrRNA和amoA基因的RT-PCR扩增反应;与其它方法相比,性价比高,具有明显的优越性,适用于活性污泥RNA的大量提取,同时,T-RFLP结果证明RNA提取方法对分析样品的微生物种类和丰度分析结果影响较大,不同的RNA提取方法所获得的微生物群落基因多样性及其种类、丰度均不同.本研究建立了一种快速、有效的高质量RNA提取方法,将在监测活性污泥菌群动态变化、菌群代谢功能学、微生物群落芯片等研究上具有重要意义.     

硝化细菌应用于人工湿地生态系统的研究

将亚硝酸细菌和硝酸细菌混合固定于人工湿地系统中,进行了氨氮去除的试验研究。在湿地系统进入稳定运行阶段时,可以观察到系统对于氨氮的去除率稳定在70％左右。同时系统对COD也有着较高的去除率,基本实现了同一系统中的有机物和氨氮的共同去除。     

硝化细菌在不同温度下对氮素的去除效能研究

在15℃进行硝化细菌的富集,菌种的分离纯化,初筛,硝化效果的测定。对其中4株硝化效果较好的亚硝酸菌BY5、SY6和硝酸菌BX4、SX5进行生理生化指标鉴定,将其鉴定到属：前两者属于亚硝酸单胞菌属,后两者属于硝酸杆菌属。研究了不同温度对这4株菌株硝化效果的影响。结果表明,4株菌的最适合温度为25℃－30℃,亚硝酸菌的氨氮去除率可以达到74％,硝酸菌的亚硝酸盐去除率可以达到70％,在15℃时,亚硝酸菌和硝酸菌的氨氮去除率争亚脯酸盐去除率均可达到60％以上。     

乙醇对硫酸盐还原-甲烷发酵效率影响的研究

针对硫酸盐还原菌（SRB）、产酸菌（AB）和产甲烷菌（MPB）的生态位特征,采用两级厌氧与循环气提吹脱工艺,以蔗糖和乙醇为有机底物（COD为6　000 mg·L^-1）,在不同COD/SO^2-₄时分别研究了底物中乙醇浓度对硫酸盐还原、有机物去除和甲烷发酵效率的影响,以及系统的硫化物吹脱效果和最佳回流率.结果表明,乙醇的添加可以促进SO^2-₄还原,并使COD/SO^2-₄降低产生的竞争性抑制作用减弱,SRB、AB和MPB菌群处于良好的协同代谢状态.乙醇/SO^2-₄从0提升至2后系统的处理效率明显改善,COD/SO^2-₄为12、 6和4时的SO^2-₄还原率分别由7.7%、 8.1%、 14.1%提高为84.7%、 87.6%、 82.5%,COD去除率由83.3%、 76.5%、 69.6%提高为92.8%、 93.5%、 89.7%,CH₄/COD由225.7、 204.6、 178.6 mL·g^-1提高至278.5、 253.7、 236.1 mL·g^-1.系统经10倍回流水稀释及气提吹脱30%～55%的硫化物后,硫化物浓度分别低于27.8、 38.4、 52.4 mg·L^-1,有效地抑制了H₂S的毒性作用.但回流率偏大（20倍）使底物浓度梯度过低,SO^2-₄还原率下降;回流率偏低（5倍）使污泥床无法充分膨胀,COD去除率降低.     

pUCD-recA重组发光菌构建及对遗传毒性污染物响应作用

基因重组发光菌在水质毒性的评价中具有重要的作用,本研究从分析污染物毒性损伤的机制出发,构建新型pUCD-recA基因重组发光菌.用PCR法从大肠杆菌W3110中扩增recA基因,将其与pGEM-T easy载体连接后测序.测序正确的recA片段及pUCD615载体均用BamHⅠ、EcoRⅠ双酶切,连接后电转化导入宿主菌JM109.挑取克隆,提取质粒用PCR鉴定,阳性克隆再进行测序.将构建成功的pUCD-recA载体转化入大肠杆菌RFM443,加入相应的遗传毒性污染物,观察发光响应作用.结果表明,recA基因PCR扩增出的片段为293 bp,测序结果与GenBank中的recA序列进行BLAST比对,同源性为99%,表明扩增序列正确.与pUCD615载体连接后的测序结果表明,recA基因已正确地插入到pUCD615的多克隆位点,方向和读码框正确,重组发光菌载体构建成功.将构建好的重组载体转化入RFM443宿主菌,加入遗传毒性污染物观察响应效果.丝裂霉素C(MMC)对pUCD-recA重组发光菌诱导效果最好,0.01 mg/L即可有很好的响应曲线;N′-甲基-N′-硝基亚硝基胍(MNNG)则在50~100 mg/...     

云南洱海沉积物中硫酸盐还原菌的时空分布特征

利用PCR扩增和荧光原位杂交方法分析了云南洱海沉积物中硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria,SRB)类群和数量的时空分布特征。结果表明,秋季沉积物中检测出四个SRB类群(脱硫肠菌属、脱硫叶菌属、脱硫球菌属-脱硫线菌属-脱硫八叠菌属和脱硫弧菌属-脱硫微菌属),而春季沉积物中只检测出三个类群(脱硫肠菌属、脱硫叶菌属和脱硫球菌属-脱硫线菌属-脱硫八叠菌属)。相比春季,秋季沉积物检测出来的SRB类群具有更大的分布范围,同时,检测出的SRB类群主要分布在沉积物上部;从数量上来看,秋季沉积物SRB数量高于春季沉积物。上述结果指示秋季沉积物环境条件更适于SRB群落。此外,相比洱海秋季,洱海春季沉积环境溶解氧含量较高,且温度较低,这可能导致脱硫弧菌属-脱硫微菌属在洱海春季沉积物中处于不可育状态,由于其活性低而无法检测。     

东海海域表层沉积物中硫酸盐还原菌分布特征研究

利用2011年4、7、8和10月对东海海域4个航次的调查资料,以表层沉积物中硫酸盐还原菌（SRB）为研究对象,针对于SRB所共有的异化型亚硫酸盐还原酶（DSR）中的β亚基基因（dsrB）,通过荧光定量PCR技术对SRB丰度的时空分布特征进行了描述.结果表明,SRB丰度变化范围为1.87×105~4.69×10⁸cells/g,平均值为1.15×10⁸cells/g,且4月SRB丰度最低,7月SRB丰度最高;SRB数量在总细菌中的比例介于0.0039%~1.6176%之间,说明SRB在东海表层沉积物的细菌总量中比例很小;SRB丰度的水平分布特征整体表现为南部海域高于北部海域,长江口及浙闽沿岸泥质区高于非泥质区.此外,SRB丰度与环境因子的相关性分析表明,温度和溶解氧是影响SRB丰度的重要因素.     

促进氰钴胺素转化为腺苷钴胺素的基因表达与鉴定

辅酶B12作为甘油脱水酶(GDHt)的辅酶参与到Klebsiella pneumoniae代谢甘油生成1,3-丙二醇(1,3-PD)和3-羟基丙酸(3-HP)的途径中.前期研究表明底物甘油可以导致辅酶B12分子中Co—C键的断裂,进而引起GDHt的失活.为进一步研究非活性的维生素B12(CNCbI)转化为具有活性的辅酶B12(AdoCbI)的过程,从K.pneumoniae中克隆得到了ATP:钴(I)胺素腺苷转移酶(ACA)基因btuR和还原酶基因yciK,并成功构建了双启动子表达质粒pUC18-tac-btuR-tac-yciK,将表达质粒转化Escherichia coli JM109获得了一株重组菌.利用改进的分析方法,结果表明:1)重组蛋白具有腺苷转移酶的活性;2)重组菌可以很好地将非活性的钴胺素,如维生素B12,转化生成具有活性的辅酶B12.     

基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)是化能自养菌,由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性,已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而,AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术(Metagenomics)为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术,可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能,摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖,使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程,然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果,论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解,得出以下结果和结论:1)AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径,碳素固定的还原力来自NADH或者QH2;2)AAOB氮素转化的重要中间产物是NO,而非NH2OH,并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型;3)AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化,推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体;细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展,宏基因组学的升级技术(如宏转录组学、宏蛋白质组学)将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51