微生物抗重金属毒性研究进展

不少重金属是微生物正常生长的必需元素 ,但是当重金属在菌体内浓度过高时 ,会对菌体产生毒性。微生物可通过细胞的表面富集与细胞膜成分的改变减小毒性的破坏 ,在重金属进一步的诱导下 ,菌体会产生由结构基因与调节基因组成的抗性基因 ,通过多途径的联合作用对重金属的毒性进行解毒     

反硝化条件下有机碳低丰度河床沉积层中的苯胺降解

采集渭河河床沉积物,研究了反硝化条件下有机碳低丰度的河床沉积层中苯胺降解.结果表明,反硝化条件下,苯胺在有机碳低丰度的河床沉积层中可生物降解.使该环境中苯胺(约50 mg/L)降解近95%,当硝酸盐为30.69、184.16、245.54 mg/L时,降解时间分别约为20、45、70 d.在上述环境中另加35.98 mg/L乙酸盐后,苯胺降解速度在硝酸盐为184.16 mg/L时最大,硝酸盐为30.69 mg/L时最小.当硝酸盐为30.69 mg/L,不加乙酸盐,27 d苯胺降解约95%;添加35.98 mg/L乙酸盐后,实验进行了47 d还仍有近13 mg/L苯胺残留,说明外加碳源(乙酸盐)对苯胺降解具有抑制作用.但当硝酸盐为184.16、245.54 mg/L时,外加碳源(乙酸盐)则强化苯胺降解.水合金属氧化物对苯胺降解具有促进作用.     

生物强化系统微生物分子诊断技术的应用及新发展

现代分子生物技术的飞速发展及其在环境研究领域的应用，为生物强化技术的研究和发展提供了新方法和新思路。本文从生物强化系统特异微生物检测及定量化技术、生物强化系统微生物群落结构组成及动态演替规律研究、生物强化作用机制的分子生物学解析、生物强化菌的基因工程构建、生物强化系统微生物的安全释放及控制技术几方面，对生物强化系统微生物分子诊断技术的应用和发展作了较为全面的综述。     

死菌DNA对厌氧消化污泥中抗生素抗性基因及微生物群落分析的干扰

为评估死菌DNA对厌氧消化污泥抗生素抗性基因(ARGs)和微生物群落分析的潜在干扰,本研究对3种不同类型厌氧消化污泥进行叠氮溴化丙锭(PMA)处理,比较在PMA屏蔽死菌DNA PCR扩增情况下污泥ARGs和微生物群落分析结果与未经PMA处理情况下的差异.结果表明,经PMA处理后,剩余污泥自厌氧消化样品和高含固厌氧消化污泥样品中的ARGs丰度分别下降了41%～86%和74%～98%;污泥水解液厌氧消化15 d后的污泥样品中ARGs下降幅度相对较小,但降幅最高也达到34%.PMA处理对3个来源不同的厌氧消化污泥微生物群落组成分析结果呈现不同程度的影响,对高含固厌氧消化污泥的微生物群落结构分析影响最为显著.在经PMA处理与未经PMA处理两种情况下,厌氧消化污泥ARGs与微生物群落组成相关性分析的结果也截然不同.研究证明了死菌DNA对厌氧消化污泥ARGs和微生物群落分析的潜在干扰,采用PMA预处理能够更准确地反映厌氧消化污泥中的微生物群落及菌体携带ARGs的特征.     

滇池水中细菌和古菌氮代谢功能基因的空间分布

氮代谢在滇池水生态系统氮素循环和转化过程中起到重要的作用,不仅真核生物参与氮素转化,原核生物作为氮素循环的主要驱动者,在氮素生物化学循环中的作用更不容忽视.基于16S rDNA高通量测序技术,监测滇池草海和外海区域13个点位,分析滇池水中原核生物氮循环功能关键基因的分布特征.结果发现,滇池水中细菌35门, 427属,主要以变形菌门和拟杆菌门为优势门类;古菌14门, 61属,主要以广古菌门为优势门类;β多样性指数显示滇池整体细菌丰富度指数高于古菌,草海细菌多样性指数高于外海.PICRUSt功能解析表明细菌和古菌具有功能上的丰富性,细菌中有35个参与氮代谢的KO通路,涉及氮异化硝酸盐还原基因nirB、一氧化氮还原酶基因norB和硝酸还原酶基因nasK等关键基因;古菌中有23个参与氮代谢的KO通路,涉及固氮酶基因nifH、nifK和nifD,古菌固氮酶基因拷贝数显著高于其它氮代谢基因,草海中古菌氮代谢能力整体高于外海,滇池水中古菌比细菌固氮潜能更大.本研究从原核生物氮循环中功能基因的角度,探讨滇池不同区域水中细菌和古菌氮循环差异,为进一步揭示氮循环机制,解决氮素污染引起的富营养化提供理论参考.     

城市景观水体头孢噻肟耐药菌的β-内酰胺酶类抗性基因接合转移特性

抗生素抗性基因的水平转移是细菌耐药性传播的重要方式.为了解城市景观水体中细菌的抗生素抗性基因水平转移状况,利用从西安市5处景观水体分离得到的216株头孢噻肟耐药菌作为备选供体菌,以大肠杆菌NK5449作为受体菌进行接合试验,测定接合转移频率.采用PCR技术分析可发生接合转移的供体菌株质粒上3种β-内酰胺酶类抗性基因（bla_CTX-M、bla_TEM、bla_SHV）和I型整合子整合酶基因（intI）的分布.同时,采用RT-PCR技术确定这些供体菌株中编码外膜蛋白基因（ompA、ompC、ompF）和接合转移相关基因（trbC、traA、trbBp、traF、trfAp、traJ、korA、korB、trbA）的mRNA表达情况.结果表明,共筛选出12株可发生接合转移的头孢噻肟耐药菌,分别被鉴定为大肠杆菌、蜡状芽孢杆菌和维氏气单胞菌,接合转移频率为3.95×10^-8~3.07×10^-3.在这12株供体菌株的质粒上,β-内酰胺酶类抗性基因bla_CTX-M、bla_TEM、bla_SHV的检出率分别为58.33%、58.33%、8.33%,I型整合子的检出率为100%.外膜蛋白基因（ompA、ompC、ompF）、性菌毛编码基因（trbC）和供受体菌接合配对形成调控基因（trbBp）在这些供体菌中mRNA表达活跃.     

制革废水处理过程中磺胺类抗生素和抗性细菌的分布特征

针对两家制革厂废水处理过程中3种磺胺类抗生素和磺胺类抗性细菌的丰度和分布特性以及两个不同工艺污水处理厂对抗生素的去除规律做了相关研究.结果表明,3种抗生素在两家制革污水处理过程中均有检出,水样中3种抗生素的总质量浓度在59.1~706.7 ng·L~(-1)之间;两家制革厂废水处理剩余污泥中3种抗生素的总含量分别为4 388 ng·kg~(-1)和2 979.4ng·kg~(-1),与市政污水处理厂中的抗生素含量相差不大.不同的污水处理工段对3种抗生素去除效果不同,但去除效率均大于70%.生物处理单元对抗生素的去除率相对较高,而厌氧池是去除抗生素的主要阶段(去除率50%).两个制革厂的进出水和剩余污泥中共筛选出8株抗性细菌,这8个分离菌株可分为5个菌属.进出水中的抗性细菌含量介于9.37×10~3~5.08×10~5CFU·mL~(-1)之间,剩余污泥中的磺胺类抗性细菌含量较高分别为1.17×10`7CFU·g~(-1)和7.2×10~6CFU·g~(-1).两个制革污水处理厂对磺胺甲唑抗性细菌的去除率分别达到了1.34 log和2.15 log.     

不同季节尾水排放对河道细菌群落结构的影响

为探究不同季节尾水排放对河道细菌群落结构及多样性的影响,以常州市深水城北污水处理厂尾水、排放河道为例,利用Illumina Miseq高通量测序技术分析细菌群落结构,并分别讨论了不同季节尾水对河道水质、细菌群落结构及多样性的影响,分析细菌群落结构与水质的相关性.结果表明:①尾水增加了夏季、秋季河道的NO₃--N、TN浓度.②由于尾水的排放,使夏季、秋季河道细菌多样性下降.③共检测到43个门,其中变形菌门（Proteobacteria）为最优势菌门,平均占比为60.11%,其次为放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）,尾水主要影响夏季、秋季河道Proteobacteria的相对丰度,其中假单胞菌属（Pseudomonas）夏季增加49.14倍,秋季减少0.95倍;鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）夏季增加6.63倍,不动杆菌属（Acinetobacter）秋季减少0.98倍.④TN浓度对细菌菌属分布影响最大,其与微球菌属（Micrococcaceae）、Hgcl_clade呈负相关;与盐单胞菌属（Halomonas）呈正相关.研究显示,尾水排放对河道的影响主要表现在夏季和秋季,使NO₃--N、TN浓度显著上升,而使细菌多样性下降,对河道Proteobacteria下的Pseudomonas、Acinetobacter、Sphingomonas相对丰度影响较大,水中的细菌分布主要受TN浓度影响.      

夏、秋季黄河口及邻近水域浮游动物群落特征

根据2009年7月（夏季）和2010年9月（秋初）在黄河口及邻近海域所采集的浮游动物样品,研究了浮游动物的种类组成、丰度分布以及优势种变化等群落特征。结果表明,研究海域夏季和秋季的浮游动物群落结构差异明显。夏季浮游动物种类数（65种,包含14类浮游幼虫（体））和平均丰度（295.5 ind/m3）均高于秋初（54种,包含15类浮游幼虫,229.6 ind/m3）,夏季浮游动物的多样性也高于秋初。季节间优势种差异明显,夏季优势种为中华哲水蚤（Calanus sinicus）、小拟哲水蚤（Paracalanus parvus）、真刺唇角水蚤（Labidocera euchaeta）、强壮箭虫（Sagitta crassa）和长尾类幼体（Macrura larva）等,秋初优势种为锡兰和平水母（Eirene ceylonensis）、球型侧腕水母（Pleurobrachia globosa）、背针胸刺水蚤（Centropages dorsispinatus）和强壮箭虫等。暖水种（背针胸刺水蚤）和小型水母（锡兰和平水母和球型侧腕水母）在黄河口及邻近海域成为优势种在此前从未报道过,这值得引起重视,并进行持续观测研究。     

纳米银对胶州湾西北部海区及河口区沉积物反硝化能力和功能基因丰度的影响

在胶州湾西北部海区和大沽河河口区选择S站和E站2个研究站位,现场采样带回实验室进行模拟培养,研究纳米银对沉积物反硝化能力、反硝化酶活性及功能基因丰度的影响.将不同剂量(0、135、1 350 mg·L~(-1))的纳米银添加至由表层沉积物和原位底层海水组成的培养体系中培养6 d,测定其在不同时间内NO_3~-和NO_2~-含量、NO_3~-还原酶和NO_2~-还原酶活性、反硝化功能基因narG和nirS相对丰度的变化,探讨纳米银对不同区域沉积物反硝化过程的影响和可能的作用途径.结果表明,纳米银胁迫对2个站位沉积物NO_3~-和NO_2~-的还原能力、NO_3~-和NO_2~-还原酶活性及narG和nirS的基因丰度均具有明显的抑制效应,纳米银浓度越高,抑制程度越强,并会导致NO_2~-累积量的增加;纳米银对NO_2~-还原酶的抑制程度明显大于NO_3~-还原酶,对功能基因nirS的抑制程度明显大于narG;纳米银胁迫对NO_3~-还原过程的影响主要通过对功能基因的抑制作用,而对NO_2~-还原过程的影响主要是通过对还原酶活性的抑制作用;纳米银对胶州湾西北部海域反硝化能力、NO_3~-还原酶和基因丰度的抑制程度大于大沽河河口区.