纸板碳化电极提高生物电化学系统产电效率微生物机理研究

采用Solexa高通量测序技术和蛋白定量方法,分析了碳化纤维素纸板制备的层状波纹碳(LCC)电极与石墨板(GP)电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜微生物群落结构和生物量差异.结果表明,LCC电极良好的生物电化学性能不仅取决于其良好的导电性能,还与其表面生物膜微生物群落结构有关;LCC电极表面生物膜微生物量高,且对产电微生物的富集效果好.LCC电极与GP电极表面生物膜分别得到16S rRNA基因V3区优化序列12643条和12837条,经97%相似度归并后获得的OTUs数量分别为2786和3130;α多样性分析显示,GP电极生物膜微生物多样性相对更丰富.Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes在两种电极生物膜中含量最为丰富,这3个门细菌序列数分别占总序列数的76%(LCC)和85%(GP).在属分类水平上,LCC电极生物膜由383个属的细菌构成,而GP电极生物膜则有456个属.深入分析电极生物膜微生物群落结构有助于进一步认识LCC电极提高生物电化学系统产电效率的机理.     

三门湾近海有机污染对浮游细菌群落的影响

近海污染问题日趋严重,因此亟需评价污染对海洋环境造成的潜在影响.微生物作为对环境变化的首要响应者,可能作为评价污染水平的指示生物.为此,本文采集三门湾和邻近鱼山保护区共21个站点的表层海水,利用Illumina技术测定细菌16S rRNA基因,对比研究有机污染对浮游细菌群落的影响.三门湾的有机污染(A)为4.57±2.41,显著(P0.001)高于鱼山保护区0.43±0.74.三门湾和鱼山保护区的浮游细菌多样性和群落结构差异显著,其中三门湾水域的放线菌门(Actinobacteria)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)、SAR406的相对丰度显著高于鱼山保护区,而拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度低于鱼山保护区.多元回归树分析(multivariate regression tree,MRT)发现浮游细菌多样性主要受pH、有机污染和叶绿素a(Chl-a)的影响,分别控制了27.7%、15.6%和6.7%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis)结果表明驱动细菌群落变异环境因子为有机污染、pH和盐度(salinity),共解释了14.8%的群落变异.同时,空间距离与细菌群落组成显著相关,解释了4.42%的变异,表明浮游细菌的空间分布不是随机的.此外,本研究筛选到与有机污染状况显著相关的23个细菌科,各科相对丰度的变化与其已知的生态功能特征相吻合,因此可以作为潜在的有机污染指示种群.本实验结果表明近海有机污染显著地改变了浮游细菌群落结构,特别是潜在病原菌丰度的增加;此外,筛选到敏感指示种群用于评估有机污染程度.     

1株异养硝化-好氧反硝化细菌DK1的分离鉴定及其脱氮特性

从某反应器活性污泥中分离筛选出1株假单胞菌属(Pseudomonas sp.)细菌,命名为DK1,并对该菌进行脱氮特性研究.在以葡萄糖为碳源,C/N量比为5时,分别以NaNO_3和NaNO_2为氮源,二者的好氧反硝化速率为4.09 mg·(L·h)-1和4.43mg·(L·h)~(-1).以二者同时为氮源脱氮率为100%;此外,菌株DK1具有异养硝化性能,NH_4~+-N平均去除速率为2.32mg·(L·h)-1.缺氧时以NO_2~--N为氮源菌株DK1可将一系列梯度浓度NO_2~--N(约100~300 mg·L-1)在36 h内降为0.当NO_3~--N和NO_2~--N同时存在时,菌株DK1会优先利用NO_3~--N进行反硝化.同时该菌株还具有同步硝化反硝化(SND)性能,可同时去除NH_4~+-N、NO_2~--N或NH_4~+-N、NO_3~--N,30 h内脱氮率分别达95.06%和94.69%.相同时间内在NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N三者均存在时,脱氮效果最佳,达100%.菌株DK1的高效SND及反硝化性能表明其在处理含氮废水方面有一定的潜力和应用价值.     

石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

昌黎生态监控区夏季浮游植物群落年际变化特征分析

为研究昌黎生态监控区夏季浮游植物群落结构特征及其与环境因子关系,采用2005~2013年夏季(8月)昌黎生态监控区海域浮游植物及环境因子的监测资料,基于Arc GIS 10.0和Canoco软件平台,运用典范对应分析方法,对浮游植物群落结构进行分析.结果表明,近9 a共鉴定出浮游植物3门23科39属105种,其中,硅藻门16科32属90种,占浮游植物总数的85.7%;甲藻门共6科6属14种,占总种类数的13.3%;金藻门1种.各年的优势种存在很大差异,按照优势度Y值的大小包括辐射圆筛藻(Coscinodiscus radiatus)、柔弱角毛藻(Coscinodiscus debilis)、笔尖根管藻(Rhizosolenia styliformis)、柏氏角管藻(Cerataulina bergoni)、威氏圆筛藻(Coscinodiscus wailesii)、海链藻(Thalassiosira sp.)、三角角藻(Ceratium tripos)、洛氏角毛藻(Coscinodiscus wailesii)、中肋骨条藻(Ceratium tripos)等.夏季细胞丰度年际变化较大,呈现逐渐降低的趋势.浮游植物的多样性指数H'值介于0.015~3.889,均匀度指数J值介于0.009~1,年际变化幅度较小;各站位间物种分布不均匀,优势种较少且优势度较大.对浮游植物群落与环境因子进行典范对应分析(CCA),结果表明影响夏季浮游植物群落结构变化的环境因子包括水温、营养盐(磷酸盐、硝酸氮、氨氮)、盐度等,且是各个环境因子相互作用的结果.     

上海大气降水中细菌气溶胶的多样性研究

采用分子生物学技术16S rRNA克隆文库方法,以上海市2012年不同月份的大气降水样品为模板构建细菌16S rRNA克隆文库,对连续5个月的大气降水样品中细菌群落结构组成及多样性进行了研究,并对其群落结构的生物多样性、物种丰度及覆盖率等进行了分析比较.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)(α-,β-,γ-)是上海市降水样品中细菌的优势菌群(32.5%~94.1%),另外还包括拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、蓝藻门(Cyanobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)共7个主要门类的细菌,以及未定菌(TM7).多样性指数分析结果显示,不同月份降水样品的细菌群落结构组成与多样性均存在着差异性,夏季6月样品的细菌群落生物多样性及物种丰度明显高于其它样品,其次是秋季8月的样品.     

Post-flooding disaster crop diversity recovery: a case study of Cowpea in Mozambique

To restore food security to a traditional African cropping system following a sudden loss of seed, genetic diversity must be re-established. This study examines the extent to which Cowpea diversity was reinstated two years after a flood disaster in Gaza Province, Mozambique. The contribution that seed from various sources made to the recovery was assessed using semi-structured interviews and morphological and molecular data. Data suggest that diversity had recovered to some extent yet there was evidence of a narrowing of the genetic base, with fewer rare alleles and differences in the distribution of allele frequencies. Although the main channels for accessing seed after the flood were seed relief and markets, these sources contributed to minimal and different diversity. It appears that diversity was regained primarily through social networking in the form of loans or gifts of seed from friends and relatives. The results of the study are discussed in relation to seed relief approaches.     

中国FDI环境效应的再检验

改革开放以来,外商直接投资(FDI)的涌入为中国经济发展注入了新活力,并成为中国经济高速增长的重要引擎之一。然而,随着康菲石油渤海漏油事故、江苏启东王子造纸排污和阿玛尼污染投诉等涉外污染事件报道频出,学术界对于FDI涌入可能带来的负面环境效应表现出一定担忧。现有文献多聚焦于整体层面的FDI环境效应检验,而对其区域差异及原因产生机制的系统探究并不多见。为此,本文从理论判断和命题推演出发,利用2003—2014年中国省际面板数据,以改进熵值法拟合环境污染综合指数,并构建普通面板模型,实证检验了FDI流入对中国环境污染的影响及其区域差异。结果表明,总体而言,"污染光环"假说在中国基本成立,即FDI流入在一定程度上改善了中国环境质量,但不同地区FDI的环境效应有所不同,其主要表现为沿海和内陆地区FDI具有显著的"污染光环"效应,且前者强于后者,而沿边地区FDI具有不明显的"污染天堂"效应。在此基础上,构造面板门槛模型,进一步系统考察了FDI对中国环境污染影响的4种主要吸收能力因素的门槛效应。门槛回归结果表明,FDI对中国环境污染的影响显著存在基于经济发展、环境规制、人力资本和金融发展水平的双门槛效应。经济发展、人力资本和金融发展水平越高,FDI的"污染光环"效应越明显,而适度的环境规制才更有利于FDI环境技术溢出的发挥。基于此,本文建议应进一步全方位地提高对外开放水平,一如既往地积极引进并监督FDI;同时地方政府也需认清地区发展的不平衡性,进而采取差异化的引资政策。     

Genetic Bottlenecks Driven by Population Disconnection

Abstract: Connectivity among populations plays a crucial role in maintaining genetic variation at a local scale, especially in small populations affected strongly by genetic drift. The negative consequences of population disconnection on allelic richness and gene diversity (heterozygosity) are well recognized and empirically established. It is not well recognized, however, that a sudden drop in local effective population size induced by such disconnection produces a temporary disequilibrium in allelic frequency distributions that is akin to the genetic signature of a demographic bottleneck. To document this effect, we used individual‐based simulations and empirical data on allelic richness and gene diversity in six pairs of isolated versus well‐connected (core) populations of European tree frogs. In our simulations, population disconnection depressed allelic richness more than heterozygosity and thus resulted in a temporary excess in gene diversity relative to mutation drift equilibrium (i.e., signature of a genetic bottleneck). We observed a similar excess in gene diversity in isolated populations of tree frogs. Our results show that population disconnection can create a genetic bottleneck in the absence of demographic collapse.     

Metabolic diversity of the heterotrophic microorganisms and potential link to pollution of the Rouge River

The heterotrophic microbial communities of the Rouge River were tracked using Biolog Ecoplates to understand the metabolic diversity at different temporal and spatial scales, and potential link to river pollution. Site less impacted by anthrophogenic sources (site 1), showed markedly lower metabolic diversity. The only substrates that were utilized in the water samples were carbohydrates. Sites more impacted by anthrophogenic sources (sites 8 and 9) showed higher metabolic diversity. Higher functional diversity was linked to the physico-chemical and biological properties of the water samples (i.e. higher concentrations of DO, DOC, chlorophyll, and bacterial density). Biolog analysis was found to be useful in differentiating metabolic diversity between microbial communities; in determining factors that most influence the separation of communities; and in identifying which substrates were most utilized by the communities. It can also be used as an effective ecological indicator of changes in river function attributable to urbanization and pollution.