寒区水体中溶藻铜绿假单胞菌的分离和性质研究

我国北方,尤其是东北地区的一些水体由于富营养化导致的水华现象呈增加趋势,成为急需解决的水环境问题.溶藻菌可从生态调控的角度来控制水华的爆发,因此,在富营养化水体治理方面逐渐得到重视.本文从寒区水华爆发水体中分离获得了一株溶藻细菌JM1,系统发育分析表明,菌株JM1与铜绿假单胞菌的同源性最高.VITEK系统鉴定表明,菌株JM1与铜绿假单胞菌的相似度为98%.菌株JM1在不同的碳源和氮源培养基中可产生不同颜色和p H值的代谢产物,而以葡萄糖和蛋白胨分别为碳源和氮源时发酵液的溶藻效果明显好于其它培养基.菌株JM1的溶藻效果随藻细胞初始密度的降低而增强,随发酵液添加量的增加而增加;当菌体细胞的密度达到1011CFU·m L-1时,可单一抑制藻细胞的生长;当菌体细胞的密度大于105CFU·m L-1时,菌体细胞可促进发酵液的溶藻作用.发酵液作用于藻细胞6 h时可明显影响其恢复能力,当暴露时间达18 h时,藻细胞彻底丧失了恢复能力.菌株JM1发酵液在中性和偏碱性的藻液中的溶藻效果最强,并且经过酸化、碱化和高温处理后,仍然保持较高的溶藻活性.本研究可为基于微生物作用过程的水华控制提供优势的土著菌种及其应用上的技术支持.     

耐冷菌在低温下处理污水的研究进展

低温污水的生物处理一直是水处理领域的难点和热点,由于耐冷菌对温度的适应范围较宽,且在低温下仍然保持较高的代谢活性,因此在污水处理和污染环境生物修复领域中的应用逐渐受到重视。本文介绍了耐冷菌在环境中的分布、主要种类以及适冷机理,概述了耐冷菌在工业废水和生活污水处理中的主要研究进展。指出应进一步开发环境中耐冷菌菌种资源,揭示耐冷菌的冷适应特性和功能表达之间的关系,加强耐冷菌在水体修复与净化领域的理论和应用研究,从而为我国北方尤其是东北地区的水环境保护提供行之有效的新途径。     

水体底泥及岸边土壤有机无机复合体对磷吸附特征对比

以长春市新立城水库底泥及岸边土壤为研究对象,利用平衡吸附法研究底泥、土壤及二者有机无机复合体(砂粒、粉粒和粘粒)对磷的吸附热力学和动力学特征,并探讨底泥和土壤各级复合体对磷的吸附贡献,以期探明底泥和土壤对磷的富集规律.结果表明,底泥和土壤对磷的吸附热力学均符合Langmuir方程和Freundlich方程,且底泥对磷的理论最大吸附量约是土壤的3倍.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附热力学符合Langmuir方程和Freundlich方程,粉粒及砂粒复合体对磷的吸附符合Henry方程.粘粒复合体对磷的吸附量均大于粉粒复合体,而粉粒复合体均大于砂粒复合体.底泥及土壤粘粒复合体对磷的吸附贡献约为60%,粉粒复合体对磷的吸附贡献稍大于砂粒复合体的吸附贡献.底泥、土壤及二者有机无机复合体对磷的吸附动力学符合一级动力学方程、Elovich方程和双常数方程,且均在24 h以内达到吸附平衡.研究结果表明,底泥与岸边土壤对磷的吸附具有相似的规律,且底泥及其复合体对磷的吸附能力均大于土壤,说明若磷素由于地表径流等因素由土壤进入到水体中,底泥对磷会有较强的吸附净化作用,即某种意义上底泥为河流磷素有效的"汇".     

睾丸酮丛毛单胞菌PhaR基因敲除菌株的构建及其3, 17β-HSD对甾族化合物的响应特性

基于同源重组原理构建了PhaR基因敲除的睾丸酮丛毛单胞菌基因工程菌,并对不同诱导条件下菌体细胞的3,17β-羟基类固醇脱氢酶(3,17β-HSD)的表达情况进行了研究.结果表明,利用电穿孔法获得了一株PhaR基因插入失活的睾丸酮丛毛单胞菌突变体PK-4,该突变菌株具有较高的遗传稳定性.建立的ELISA法对3,17β-HSD表达的定量分析表明,睾丸酮丛毛单胞菌的野生株和突变株细胞内的3,17β-HSD蛋白都可被睾丸酮诱导,但不能被雌二醇和胆固醇诱导.在诱导条件下,突变菌株PK-4产生的3,17β-HSD蛋白量是野生型菌株产生量的2.6倍,并且在无诱导条件下,前者的量也明显高于后者,表明PhaR为3,17β-HSD基因表达的抑制子.雌二醇和胆固醇可明显抑制睾丸酮对睾丸酮丛毛单胞菌3,17β-HSD的诱导效应,但在相同条件下,睾丸酮丛毛单胞菌PhaR基因敲除的突变菌株PK-4产生的3,17β-HSD蛋白量仍然明显高于野生型菌株.说明,PhaR基因在睾丸酮丛毛单胞菌的3,17β-HSD表达调控方面具有重要意义,并且PhaR基因敲除的睾丸酮丛毛单胞菌基因工程菌PK-4在雄性激素污染物的环境污染治理方面还具有潜在的应用价值.     

微宇宙系统中氯苯的生物强化处理

将分离出的一株降解氯苯的高效土著菌Acinetobacter calcoaceticus和自然材料组成微宇宙系统,通过改变系统组成、重金属和营养物添加水平、悬浮物浓度以及温度,研究了系统中氯苯的去除机制.结果表明,微宇宙系统中氯苯的去除主要是加入菌株的降解作用;加入降解菌后,8d内系统中氯苯的去除率可达到98.3%.底泥和光照对微宇宙系统中氯苯的去除具有明显的促进作用(p0.05).悬浮物在实验前期对氯苯的去除产生明显的促进作用.微宇宙系统中氯苯的去除率随着温度的升高而增加,30.0℃条件下培养7d后,氯苯的去除率可达95.4%;10.0℃和15.0℃下培养14d后,氯苯的去除率分别为43.4%和68.5%.营养盐加入比例达1.0%时,可明显促进氯苯的去除.Cd2+和Hg2+浓度达到10.0mg·L-1时,可对系统中氯苯的去除率产生显著(p0.05、p0.01)降低作用.研究结果可为突发性事故造成的氯苯污染水体的微生物修复提供基本的理论和实践依据.     

氧化木糖无色杆菌(Achromobacte rxylosoxidans)LAX2对Cu、Pb和Cd复合污染土壤的生物矿化修复研究

我国土壤重金属复合污染较为突出,是目前亟待解决的土壤环境问题之一.本文研究了一株氧化木糖无色杆菌LAX2对Cu、Pb和Cd共存体系的生物矿化作用及其复合污染土壤的矿化修复作用.结果表明,菌株LAX2的发酵液、无菌发酵液和菌体细胞对3种重金属的去除能力大小顺序均为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+).X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱和能谱分析表明,3种重金属共存时菌株LAX2发酵液可诱导形成PbCO_3和CdCO_3晶体,而Cu不能单独成矿,混合矿物晶体呈长杆状.菌株LAX2发酵液能够明显降低黑钙土和白浆土中Cu、Pb和Cd的有效态含量,矿化修复30 d后,黑钙土中Cu、Pb、Cd的有效态含量分别降低了48.0%、71.4%、62.8%,白浆土中Cu、Pb、Cd的有效态含量分别降低了42.0%、63.2%、53.6%;碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量明显增加,可交换态和有机物结合态含量明显降低.矿化修复后的土壤中重金属的浸出毒性随修复时间的增长而降低,黑钙土中Cu、Pb、Cd浸出量分别降低了90.3%、93.2%、92.8%,白浆土中Cu、Pb、Cd浸出量分别降低了82.5%、86.1%、84.3%.以上结果说明,菌株LAX2可通过碳酸盐矿化作用固定土壤中的复合重金属,且在相同条件下对黑钙土的修复效果好于白浆土.     

一株碳酸盐矿化菌的分离鉴定及其对Cu的固定作用

有机肥的大量使用使得菜田土壤重金属含量呈快速的累积趋势,对蔬菜安全生产构成了严重的威胁.本文从长期施加鸡粪猪粪等农家肥的大棚蔬菜根际土壤中筛选出了一株能降解尿素释放碳酸根,进而通过生物矿化作用固结重金属的细菌,系统发育分析和生理生化特征表明该菌株为氧化木糖无色杆菌,将其命名为LAX2.菌株LAX2可在含尿素的培养基中快速生长,所产脲酶的活力可达140 U·m L~(-1),发酵液的pH可达9.06.菌株LAX2可耐受浓度高达115 mg·L~(-1)的铜离子.X-射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析表明菌株LAX2可通过生物矿化作用形成微球形的Cu_2(OH)_2CO_3,其直径可达2μm.菌体细胞吸附、生物矿化和化学沉淀对溶液中Cu~(2+)的去除率分别为93%、85%和72%.菌株LAX2对土壤中有效态Cu的固定作用呈现适应-快速-慢速3个阶段,培养5、10和30 d后土壤有效态Cu的含量分别下降了52.3%、73.7%和87.4%.与菌体细胞吸附和化学沉淀相比,生物矿化作用固定的Cu对短期内的淹水和反复冻融具有很强的抗性作用.以上结果表明菌株LAX2可通过生物成矿作用形成性质较稳定的碳酸铜矿物,在土壤铜污染修复方面具有重要的应用价值.     

反硝化耐冷菌Acinetobacter johnonii DBP-3的低温除磷特性

通过批实验技术研究了不同条件下一株反硝化耐冷菌Acinetobacter johnonii DBP-3(Genbank登录号JN314436,保藏号CGMCC4753)的低温除磷特性.结果表明,菌株可分别利用氧气(O2)、硝酸根(NO3-)和亚硝酸根(NO2-)为电子受体吸收溶液中的磷酸盐,不同电子受体条件下吸磷效能的大小顺序为:氧气>硝酸根>亚硝酸根.NO3-的浓度为0～150mg·L-1时,菌株对磷酸盐的吸收能力随着NO3-浓度的增加而增加.亚硝酸盐浓度为0～20mg·L-1时菌株对磷酸盐的吸收能力随NO2-浓度的增加而明显增加;浓度为20～60mg·L-1时,菌株对磷酸盐的吸收能力受NO2-浓度的影响较小;浓度达80mg·L-1时,菌株的除磷能力明显下降.不同碳源条件下厌氧培养的菌体细胞在缺氧条件下培养时对磷酸盐的去除能力大小顺序为:乙酸钠>柠檬酸钠>葡萄糖.菌株除磷的适宜pH值范围为7～9.温度为5℃时,菌株仍保持一定的除磷能力,随着温度的升高除磷能力逐渐增加,当温度达35℃时,除磷能力开始下降.菌株对盐度的耐受性在好氧培养时大于缺氧培养.缺氧培养48h,菌体细胞中磷的平均含量可达5.7%,而厌氧培养的菌体细胞中磷的最低含量为2.6%,表现出了明显的聚磷和释磷特性.研究结果可为低温富营养化水体或富氮磷污水的生物处理提供理论依据.     

一株穗花狐尾藻内生菌的分离鉴定及其溶磷特征研究

通过组织表面消毒、切面培养和共生培养的方法从健康的穗花狐尾藻植株体内分离获得了一株具有较强溶磷能力的内生菌,系统发育分析和VITEK 2系统鉴定结果表明,内生菌与沙雷氏菌的亲缘关系最近,因此,命名为Serratia sp.SP5.纯培养实验表明,菌株SP5通过产生酸性物质溶磷,在培养96 h后溶磷能力达到最大,溶解性磷酸根的浓度高达269.60 mg·L-1,培养液的p H值下降至4.32.氮源通过降低菌株SP5的产酸能力而间接影响了其对磷的释放能力,菌株SP5溶磷的氮源优先利用顺序为铵根离子硝酸根离子尿素.适宜菌株SP5生长的p H值范围为5~9,酸性条件下菌株的溶磷能力大于碱性条件,而在p H值为7时与对照相比菌株对磷的相对释放量最大.p H值达到9时,菌株无明显溶磷能力.共存高浓度的金属离子时菌株SP5的溶磷效果明显降低,影响程度的大小顺序为MnFeMg.菌株SP5溶磷的最佳碳氮比为35∶1,在相同碳氮比下,不同的碳氮量会明显影响溶磷效果.底泥模拟培养条件下,菌株SP5可通过释放底泥中的闭蓄态磷(O-P)和钙磷(Ca-P)而明显提高水相中的磷酸根离子浓度,与对照相比,底泥中这两种磷形态分别下降了15.21%和34.87%,而水相中溶解性磷酸根离子是对照的1.5~2.0倍.研究结果为研究富营养化水体中磷的生物地球化学过程提供了新的科学数据.     

两株细菌对邻氯硝基苯的协同降解

在纯培养和水体模拟培养条件下,分别研究了对氯苯和硝基苯具有高效降解性能的两株土著菌Acinetobacter calcoaceticus和Pseudomonasputida对邻氯硝基苯的协同降解效果.结果表明,纯培养条件下不同菌悬液对邻氯硝基苯的降解能力大小顺序为:混合菌群PseudomonasputidaAcinetobacter calcoaceticus,培养6d后,混合菌群对邻氯硝基苯的降解率可达到94.5%;混合菌群降解邻氯硝基苯的过程中伴随着NO2-和Cl-的释放,且NO2-的释放早于Cl-,Cl-的总净释放量大于NO2-;葡萄糖的加入能显著促进菌体细胞的生长,降低亚硝酸根离子的积累,但未能显著提高邻氯硝基苯的降解效果.在水体模拟培养条件下,水相中邻氯硝基苯的去除主要依靠混合菌群的降解作用;底泥、鹅卵石及其表面附着的生物能明显促进邻氯硝基苯的去除;在相同条件下培养8d后,基质为底泥时邻氯硝基苯的去除效率可达92.5%,大于基质为鹅卵石时的去除率(85.5%).研究结果可为环境中邻氯硝基苯的去除提供新的途径.