DGGE及T-RFLP分析光照下电位对细菌群落的影响

电位和光照能影响生物电化学系统中产电光合微生物的富集和生长,为了明确电位对细菌多样性的影响,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)两种方法分析光照条件下电位对电极生物膜细菌群落多样性的影响,实验设置0、0.2、0.4、0.6 V(vs.Ag/AgCl)4个电位.结果表明,0.6 V(vs.Ag/AgCl)下电极生物膜细菌DGGE条带数量较其他处理明显降低,对条带的测序结果显示不同电位下电极生物膜细菌主要属于α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)和梭菌纲(Clostridia).而0.2 V(vs.Ag/AgCl)处理下末端限制性片段(terminal restriction fragment,T-RF)的数量最高,片段数量随电压进一步升高呈现降低趋势.虽然DGGE和T-RFLP两种方法分析结果有一定差异,但都能反映电位对电极生物膜细菌群落多样性影响显著,高电位降低了细菌多样性.     

Effect of reclaimed water effluent on bacterial community structure in the Typha angustifolia L. rhizosphere soil of urbanized riverside wetland, China

In order to evaluate the impact of reclaimed water on the ecology of bacterial communities in the Typha angustifolia L. rhizosphere soil,bacterial community structure was investigated using a combination of terminal restriction fragment length polymorphism and 16S rRNA gene clone library. The results revealed significant spatial variation of bacterial communities along the river from upstream and downstream. For example,a higher relative abundance of γ-Proteobacteria,Firmicutes,Chloroflexi and a lower proportion ofβ-Proteobacteria and ε-Proteobacteria was detected at the downstream site compared to the upstream site. Additionally,with an increase of the reclaimed water interference intensity,the rhizosphere bacterial community showed a decrease in taxon richness,evenness and diversity. The relative abundance of bacteria closely related to the resistant of heavy-metal was markedly increased,while the bacteria related for carbon/nitrogen/phosphorus/sulfur cycling wasn't strikingly changed. Besides that,the pathogenic bacteria markedly increased in the downstream rhizosphere soil since reclaimed water supplement,while the possible plant growth-promoting rhizobacteria obviously reduced in the downstream sediment.Together these data suggest cause and effect between reclaimed water input into the wetland,shift in bacterial communities through habitat change,and alteration of capacity for biogeochemical cycling of contaminants.     

凤眼莲对富营养化水体中氨氧化和反硝化微生物的影响

凤眼莲近年来广泛应用于富营养化淡水湖泊的生态修复中,但其对微生物的相互作用和对水体中氮素的去除鲜有报道.本研究在氮素去除过程中对比凤眼莲和细菌的相对重要性,并且检测浮游植物对硝化细菌和反硝化细菌相对丰度及多样性的影响.水体中氮素的去除率以及硝化和反硝化作用的潜在能力使用定量聚合酶链式反应(qPCRs)对硝化作用基因amoA和反硝化作用基因nirS/K进行检测,从微观角度研究富营养化水体中是否会受到凤眼莲存在的影响.结果表明,TN的减少在70d的实验周期中所有处理组表现较为一致,但凤眼莲存在的实验组在24h内TN和NH_4~+-N的去除上有显著的降低,并且amoA的丰度有所增加,nirS/K的丰度有所降低.T-RFLP结果表明亚硝化单胞菌在氨氧化微生物中占优势.凤眼莲的种植可以实现富营养化水体中NH_4~+-N的快速有效减少,且微生物的相互作用可以充分利用到淡水生态系统的修复中.     

DGGE、T-RFLP 、LH-PCR对两种活性污泥的微生物种群多样性分析的比较

采用基于PCR扩增的分子生态技术DGGE、T-RFLP和LH-PCR，对2种典型污水处理系统中的活性污泥（生活污泥、焦化污泥）进行微生物种群多样性分析；并以此比较3种技术的优劣，提出不同应用条件下研究方法的选择依据。根据实验结果：DGGE得到的条带较多，但误差来源也最多；T-RFLP技术较为灵敏，但需要选择适当的内切酶，严格控制酶切条件，并且文库比对误差较大；而LH-PCR操作简单，结果稳定性较高。虽然目前尚无法判断3种方法的准确性，但LH-PCR在活性污泥的微生物种群多样性分析中已显示出潜在优势。     

应用T-RFLP技术研究五氯酚对好氧颗粒污泥中细菌组成的影响

研究了五氯酚(PCP)对好氧颗粒污泥处理生活污水的影响,借助末端限制性酶切片段长度多态性(T-RFLP)技术考察了PCP存在时好氧颗粒污泥细菌组成的变化.结果表明,PCP对氨氮去除率的影响大于对COD去除率的影响,好氧颗粒污泥中微生物的种群数量随着PCP浓度的增加而逐渐减少,氨氮和COD去除率的变化与微生物种群数量变化相吻合.根据对PCP的敏感程度,好氧颗粒污泥中的微生物可分以下几类:①对PCP高度敏感的微生物,可能是Microbacterium或Streptococcus等以及2种未被报道的菌种;②对PCP中度敏感的微生物,可能是Corynebacterium或Nevskia等以及1种未被报道的菌种;③对PCP低度敏感的微生物,可能是Mycoplasma或Exiguobacterium等以及1种未被报道的菌种;④对PCP耐受性强的微生物,这类微生物主要是13个末端限制性片段(69、71、82、175、198、241、229、232、233、240、245、269、449bp)所代表的微生物,PCP浓度为30mg/L时,长度为82bp和175bp的片段的相对面积分别22.7%和13%,所代表的微生物已经演替为优势菌群.     

T-RFLP方法分析城市污水处理厂中细菌群落的动态变化

采用基于16SrRNA基因的末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),分析了功能稳定的2个城市污水处理系统中(系统A及系统B),细菌群落结构在105d中的动态变化.在研究中,系统A和系统B功能稳定,BOD出水浓度均在8mg/L左右,总氮(TN)出水浓度分别在25mg/L和23mg/L之下.T-RFLP图谱分析表明,系统A中,115、118、123、471、482和835bp等T-RFs的相对丰度变化显著,系统B中,123、471、750和835bp等T-RFs的相对丰度变化显著.移动窗口分析表明,系统A中细菌群落的平均变化率Δt(15d)为21.5%±5.7%,系统B的平均变化率Δt(15d)为22.6%±5.0%.洛伦兹曲线分析表明,系统A中20%的微生物的累积相对丰度为43%～50%;系统B中20%的微生物的累积相对丰度为47%～52%.结果表明,在城市污水处理厂中,稳定的功能并没有藕联着稳定的细菌群落结构.     

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.     

水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征

作为重要的城市饮用水源地,水库是人工筑坝形成的特殊类型的水体,其水质直接影响居民的饮用水安全.为揭示北京市饮用水源地密云水库的秋季分层特征和细菌群落的垂直变化,于水体稳定分层期(秋季)在水库进行采样,应用16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和定量PCR等方法研究了密云水库水体细菌群落的垂直分布特征,并利用聚类分析、多元统计分析揭示细菌群落与环境因子之间的响应关系.结果表明:(1)密云水库水体温跃层位于水深20～30 m处,水温范围在15～19℃,聚类分析将7个采样水层划分为好氧区(上层)和缺氧区(下层)两类,温度、DO、pH在15 m以下逐渐降低,电导率、氨氮、硝态氮、亚硝态氮及总氮在15 m后发生显著变化,水体水质表现出明显的垂直分布特征;(2)RDA分析结果显示,上下水层的溶解氧、pH、电导率、氨氮、硝态氮和亚硝态氮存在较为明显的垂向变化,是影响密云水库细菌群落垂直分布的主要环境因子;(3)总细菌的数量随水深变化的波动较为明显,其中好氧区细菌的Shannon-Wiener指数和T-RFs片段数明显高于缺氧区,说明秋季密云水库水体中细菌群落分布存在显著的分层现象.本研究探究了水体热分层对水库水质及细菌群落的影响,可为预测水质变化和水库管理提供科学依据.     

环境微生物群落分析的T-RFLP技术及其优化措施

末端限制性酶切片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)是近年来发展起来的、不依赖于培养的微生物群落分析方法之一.由于其在微生物群落结构分析方面的特点,包括分辨率高、易于实现自动化及互联网海量数据共享等优势,自1997年最先被报道以来得到了广泛的应用,成为环境微生物群落分析的最强有力的工具之一.本文详细介绍了T-RFLP技术的原理,并从环境样品群落DNA的提取、引物设计和PCR扩增、限制性酶切、电泳分离检测和T-RFLP图谱解析等5个方面讨论了用该技术解析环境微生物群落的方法和技巧,简述了近8 a来国外T-RFLP技术在群落分析中的研究进展.类似于其他的分子微生物生态学技术, T-RFLP也有自身的缺陷,因此重点分析了该技术的局限性及相应的解决办法.图2表1参62     

利用T-RFLP解析生物强化去除吡啶过程中微生物种群动态变化

在接种活性污泥处理含吡啶废水的序批式反应器中,引入吡啶降解菌Paracoccus sp.KT-5构成生物强化反应器,研究了对吡啶的生物强化去除特性及效果,利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)手段解析了微生物种群结构的动态变化.结果表明,投加高效降解菌株KT-5可以加速反应器的启动,但随着反应器的运行,当吡啶初始浓度增加至195.6 mg·L^-1以后,生物强化反应器对吡啶降解的促进作用已不再明显;当吡啶初始浓度在293.4~586.8 mg·L^-1变化时,起初强化反应器对吡啶的去除速率出现了波动,尽管随后逐渐恢复,但仍然没有表现出明显的强化作用.T-RFLP的分析结果表明,当吡啶初始浓度达到978 mg·L^-1以后,生物强化反应器中已检测不到KT-5,表明生物强化作用的消失可能是因为引入的高效降解菌株KT-5的流失造成的.