低温下丝状菌膨胀污泥的微生物多样性

为探究低温下丝状菌污泥膨胀过程中微生物多样性的变化特征,实验采用低温-SBR反应器成功诱发污泥膨胀,并借助Illumina MiSeq高通量测序技术,考察了不同沉降性能下活性污泥微生物群落的整体变化特征、各特定菌群及特定菌属的变化特征.结果表明,在系统运行温度降至(14±1)℃后可成功诱发丝状菌污泥膨胀,SVI可恶化至663.99 mL·g~(-1),且膨胀后COD去除率和TN去除率仍能维持在90%和86%左右.低温下污泥膨胀的发生不仅会导致系统内微生物整体多样性和均一性的降低,使特定菌群中丝状菌群的丰度由0.49%增至26.04%,还会使脱氮菌群的丰度由21.04%减少至13.99%、除磷菌群的丰度由4.25%减少至1.93%.发现的5种丝状菌属中,以Thiothrix为代表的3种菌属的丰度递增,仅Haliscomenobacter的丰度递减;发现的19种脱氮菌属中,以Nitrosomonas为代表的5种菌属的丰度递增,以Nitrospira为代表的7种菌属的丰度递减;发现的8种除磷菌属中,Pseudomonas和Tetrasphaera的丰度递增,以Candidatus_Competibacter为代表的5种菌属的丰度递减.虽然污泥膨胀对微生物菌群结构产生较大影响,但不同泥样中始终存在的477个OTUs和227个菌属说明膨胀过程中反应器内主体微生物仍呈相对稳定状态.     

分层型水库藻类垂向演替的水质与细菌种群调控

浮游藻类和细菌是水生食物网的重要组成部分,在水源水库生态系统物质循环和能量流动方面发挥关键作用,藻类的空间演替与水体细菌种群代谢和结构演变关系密切.因此,本文以李家河水库为研究对象,在分析水库水质指标基础上,采用高通量DNA测序技术和Biolog技术,研究水库藻类暴发期,浮游藻类和细菌群落结构垂向演替特征及其与水质的偶联关系.结果表明,李家河水库在8月处于热分层期,水体pH、DO和NH~+_4-N随深度变化均逐渐降低(P0.001).藻密度和Chla呈现同步变化趋势(P0.001),表层最大分别为3 364.33×10~4 cells·L~(-1)和7.03μg·L~(-1).藻类群落结构在水深0 m和3 m处以微囊藻为主,而在水深6 m处,小环藻取代微囊藻成为最优藻属,相对丰度达57.28%.Biolog结果表明,微囊藻的暴发对细菌代谢活性及其相对丰度产生较大影响,但细菌种群代谢活性多样性变化不显著.高通量测序共发现1 420个OTUs,隶属于10个细菌门类,其中放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)在不同水层均为最优门类,其相对丰度之和达50%以上;绿菌门(Chlorobi)和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度随着水深增加发生显著变化,均在6 m深度达到最大值,分别为10.29%和6.78%,且与水层藻密度呈显著负相关(P0.05);厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)与藻密度呈显著正相关(P0.05).热图(Heat map)指纹图谱表明,李家河水库的细菌群落结构垂向分布差异显著,且随着水深的增加,细菌群落分布更均匀并趋于多样性.冗余分析(RDA)表明,细菌和藻类的群落结构的垂向分布受不同水质指标调控且差异显著.对水源水库藻类暴发期藻类与细菌群落的偶联机制进行探究,为水源藻华消涨的分子微生态驱动机制研究提供科学依据.     

Changes in functional structure of soil bacterial communities due to fungicide and insecticide applications in canola

The fungicide vinclozolin and insecticide λ-cyhalothrin are widely used to control canola (Brassica spp.) diseases and insect pests, respectively, in Canada. We investigated non-target effects of these pesticides, applied at recommended rates, on soil microbial biomass, functional bacterial diversity and functional community structure of soil bacteria (by evaluating patterns of C substrate utilization) in canola rhizosphere and bulk soil at three locations in Alberta from 2002 to 2004. Experimental treatments were (a) untreated control, (b) vinclozolin fungicide foliar application, (c) λ-cyhalothrin insecticide foliar application, and (d) vinclozolin and λ-cyhalothrin applications. No significant pesticide effects on soil microbial biomass or functional bacterial diversity were observed, but the functional structures of soil bacteria were altered. In 1 of 12 cases, the control treatment had a different soil bacterial community structure from the 3 pesticide treatments. The fungicide treatment had different bacterial community structures from the control or insecticide treatments in 3 of 12 cases, the insecticide treatment had different community structures from the control or fungicide treatments in 4 of 12 cases, and the combined fungicide and insecticide treatment had different community structures from the other treatments in 3 of 12 cases. Therefore, evaluating soil bacterial functional structures revealed pesticide effects that were not detected when bacterial diversity or microbial biomass were measured in canola rhizosphere or bulk soil.     

氯对模拟管壁生物膜的氧化特性研究

以载片上培养的大肠杆菌生物膜为对象,研究了氯对模拟管壁生物膜中大肠杆菌的灭活效果,同时考察氯氧化生物膜后水中生物可同化有机碳(AOC)、生物可利用磷(MAP)和细菌生长潜能(BRP)的变化情况.结果表明,氯可以有效灭活悬浮态的大肠杆菌,而对生物膜中的大肠杆菌的灭活效率远低于悬浮菌;在相同CT值下,较高浓度的氯对悬浮态和生物膜中大肠杆菌的灭活效果要高于低浓度的氯.氯对生物膜的氧化作用会使生物膜中物质溶出,增加了水中AOC和MAP浓度,如当氯的浓度为1.0 mg/Ｌ(CT值为100 mg·min/L)时,水中AOC由20.78 μg/L增加到120.17 μg/L,MAP含量由0.11 μg/L增加到0.17 μg/L;氯的氧化作用会增加水的细菌生长潜能（BRP）,BRP随着CT值的增加而增加,如当氯投量为1.0 mg/Ｌ(CT值为100　mg·min/L)时,BRP可达到1.10×10⁷ CFU/mL.     

含酚废水处理系统中苯酚降解菌的分离及分离物多样性分析

用富集培养和直接涂平板培养的方法,从含酚废水处理系统的悬浮污泥中分别分离了57株和55株苯酚降解菌.112株分离物经ERIC-PCR指纹图谱分析,共显示了15种差异明显的ERIC-PER指纹图谱,表明至少应有15种不同的菌株.其中直接涂平板法得到的分离物占有11种,富集培养法得到的分离物占4种.将直接涂平板得到的分离物,与来自不同种属苯酚降解菌的LmPH(the largest subunit of multi-component phenol hydroxylase)等位基因分子进行杂交显示,该11种分离物可分为3种以上不同的LmPH代谢类型;而富集培养获得的分离物巾只显示1种LmPH代谢类型.对显示不同ERIC-PCR指纹图的15个代表荫株的生长和苯酚降解效率进行研究发现,其中F-6菌株在苯酚浓度0.4～1.4g·L-1范围内,其苯酚降解效率达到了70%～100%.     

Degradation of chlorpyrifos in laboratory soil and its impact on soil microbial functional diversity

Degradation of chlorpyrifos at different concentrations in soil and its impact on soil microbial functional diversity were investigated under laboratory conditions. The degradation half-lives of chlorpyrifos at levels of 4, 8, and 12 mg/kg in soil were calculated to be 14.3, 16.7, and 18.0 d, respectively. The Biolog study showed that average well color development (AWCD) in soils was significantly (P < 0.05) inhibited by chlorpyrifos within the first two weeks and thereafter recovered to the similar level as the control. A similar variation in the diversity indices (Simpson index 1/D and McIntosh index U) in chlorpyrifos-treated soils was observed, no significant difference in the Shannon-Wiener index H' was found in these soils. With increasing chlorpyrifos concentration, the half-lives of chlorpyrifos were significantly (P ≤ 0.05) extended and its inhibitory effects on soil microorganisms were aggravated. It is concluded that chlorpyrifos residues in soil had a temporary or short-term inhibitory effect on soil microbial functional diversity.     

冬季长江口及其邻近水域的浮游植物

根据2006年2月19日～3月5日在长江口及其邻近水域进行的大面调查所获样品,报道了该水域浮游植物的群落特征.此次调查共发现浮游植物5门56属116种(包括未定名17种).调查水域浮游植物群落以硅藻为主,其次为甲藻,此外还有少量的金藻、蓝藻和绿藻.主要优势种为具槽帕拉藻Paralia sulcata、离心列海链藻Thalassiosira excentricus、圆海链藻Thalassiosira rotula和辐射圆筛藻Coscinodiscus radiatus.调查区浮游植物的细胞丰度介于(111.11～2315.56)×104 /m3,平均值为914.87 ×104 /m3.近岸和调查区的东北部表层浮游植物丰度较高,其他区域表层丰度较低.浮游植物的垂直分布特征是细胞丰度的最大值出现在表层以下,随深度的增加,浮游植物的细胞丰度先上升后下降.多样性分析表明,香农-威纳多样性指数和Pielou均匀度指数在近岸口门处较高,离岸水域较低.     

PCR-SSCP技术用于脱臭微生物群落结构的研究

采用PCR-SSCP(单链构象多态性)技术对脱臭生物滤池中填料生物膜微生物群落结构进行了研究.生物滤池对臭气中的污染物随驯化时间逐渐增强,去除率从50%升高到89%.对2种填料树皮和秸秆上生物膜的分析结果表明,滤池内微生物多样性随运行时间先降后升,从1.6～1.9上升到2以上;而2种填料上微生物的相似性逐渐增加,表明随着驯化进程,生物填料上的微生物能够利用臭气污染物进行生长,并随运行时间逐渐趋于丰富和稳定;树皮比秸秆具有较高的生物多样性,平均值分别为2.2和2.0,说明树皮上容易附着多种微生物生长,电镜照片也显示2种填料生物膜的增长和生物多样性的提高.SSCP条带测序结果表明生物滤池生物膜优势微生物种属为芽孢杆菌属,占33.3%;条带中不可培养细菌占44.4%;填料生物膜上的细菌绝大多数是广泛存在于土壤、水体及生物体中的微生物,它们对环境适应能力强,在臭气的污染物去除中扮演重要角色.     

一组小麦秸秆好氧分解菌系的构建及组成多样性

采用"外淘汰法"在常温、好氧条件下构建了一组稳定、有效降解小麦秸秆的复合系.复合系分解能力的研究表明,在100mL改良CMC培养基(液面深度2 cm和直径9 cm)中,分解的前6 d复合系保持较高分解能力,减重率达到66.1%,6 d后复合系分解能力逐渐减弱,到第10 d时减重率达到77.0%.1.86 g秸秆各成分中,纤维素分解0.78 g,半纤维素分解0.16 g,木质素分解0.24 g.复合系组成多样性的研究表明,通过克隆文库构建和单菌株分离共确定出13个菌属的微生物,优势菌属有Hydrogenophaga、Pseudomonas、Bacteroides和Clostridium,占100个阳性克隆子的78%.系统发育关系表明,克隆文库和单菌分离技术分别所确定的微生物种类及亲缘关系存在一定的差异;Isolated 7(FJ439527)和Clone 86(EU834839)与假单胞菌属中的厦门藻(Pseudomonas xiamenensis)亲缘关系较近.     

亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌形态及多样性研究

采用电镜观察和分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法对亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺中的细菌进行了形态和多样性研究,从16S rDNA克隆文库中随机挑选60(61)个克隆子进行序列测定(约500bp),对测序结果进行BLAST比对和系统发育分析.结果表明,亚硝化段内的细菌主要为球状和椭球状的氨氧化细菌,以亚硝酸氮作为进水基质时,电化学反硝化生物段内细菌主要为短杆状和椭球状的脱氮菌.亚硝化/电化学生物反硝化脱氮系统中蕴藏着特有的微生物新资源.亚硝化段细菌类群的优势顺序为β-Proteobacteria类群(60.00%)、Bacteroidetes类群(28.33%)和Chloroflexi类群(11.67%).当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(429～543mg.L-1)和氨氮(412～525mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria(78.33%)类群和ε-Proteobacteria类群(21.67%);当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(519～578mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria类群(81.97%)、ε-Proteobacteria(16.39%)类群和γ-Proteobacteria类群(1.64%);优势类群变化不大,但每种类群中细菌的种类和数量变化较大,这主要是由进水基质变化导致.