污泥胁迫下蚯蚓肠道菌群及病原菌演替特征

蚯蚓生物滤池(VF)是一种生态型减量和稳定剩余污泥的技术,但在连续污泥流胁迫下,蚯蚓的摄食对细菌群落及病原菌的影响尚不明确。文章通过荧光定量PCR和16S r RNA基因测序技术,探究蚯蚓生物滤池内蚯蚓肠道（VEI）及牛粪饲养的蚯蚓肠道（CEI）细菌群落的组成和变化特征,研究连续污泥流胁迫条件对蚯蚓肠道微生物群的影响,并进一步分析蚯蚓肠道对病原菌的抑制贡献。结果表明：（1）VEI较CEI具有更高的菌群丰富度且优势菌门、菌属种类及丰度不同,蚯蚓肠道运输过程中所观察到的选择效应的差异更明显;（2）蚯蚓肠道对不同食源中典型病原菌抑制作用不同,VEI和CEI对沙门氏菌的去除率分别为52.49%、33.79%,前者对克雷伯氏菌、肠球菌、大肠杆菌等削减作用更明显。（3）微生物网络分析表明VEI竞争抑制较CEI更剧烈,相关性分析显示蚯蚓肠道优势菌门、属的竞争抑制对其他多种病原菌属的末端削减起重要作用。蚯蚓肠道显著改变了摄入污泥及牛粪的细菌群落结构,降低了部分病原菌的相对丰度,研究结果可为蚯蚓生物滤池及蚯蚓堆肥效能分析及推广提供参考。     

CO2-咸水-砂岩相互作用过程中微生物群落结构动态变化特征

采用MiSeq高通量测序技术,分析CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中微生物群落结构及多样性的动态变化特征.结果表明CO_2注入咸水层后,部分微生物可在极端条件(高温、酸性)下生长.在CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中,微生物菌属种类趋于单一,变形菌门相对丰度最终达到99.77%.优势菌属在群落结构变化过程依次为假单胞菌属,柠檬酸杆菌属及短波单胞菌属.同时,CO_2注入后还存在着芽孢杆菌属,嗜氢菌属,根瘤菌属等微生物群落结构变化过程中特有的微生物菌群;随着CO_2注入时间的延长,香农指数逐渐变小,辛普森指数逐渐变大,表明微生物群落结构变化过程中,细菌多样性显著降低,且变化过程中所发现的芽孢杆菌属、柠檬酸杆菌属、假单胞菌属等菌属均能够促进CO_2在微生物介导的CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中的溶解/沉淀捕获.此外,注入CO_2后香农指数从5.330 2降至1.946 5,表明生物多样性显著减少.研究发现,以上几类菌属对钾、钠长石类矿物以及绿泥石的溶蚀有着积极的作用,同时也促进了方解石、菱铁矿等矿物的生成.反之,CO_2-咸水-砂岩相互作用过程中矿物溶解或沉淀过程导致的pH的变化,水化学组分中的阴阳离子浓度的变化等,与微生物群落结构变化存在着密切的关系.     

生物膜脱氮滤池的微生物群落结构特性

为探究生物膜脱氮滤池脱氮效能差异的微生物因素,设置组1(包括接种污泥、稳定期滤料、反冲洗后滤料微生物变化)和组2(包括反冲洗前滤料、反冲洗后不同时间段滤料微生物变化)两组实验,通过高通量测序,研究不同阶段微生物群落结构、丰度和多样性的分布情况.结果表明:接种污泥与滤料表面微生物群落结构和多样性在门水平下差异不大,但在属水平下差异显著,而相对丰度在两种分类水平下始终差异显著.反冲洗后0～4 h滤料表面微生物的OTU数目、Shannon指数、Chao1指数变化,在滤池30 cm处先升后降,而在60 cm处曲折上升,也即二者的微生物丰度和多样性变化趋势.反冲洗前后Proteobacteria始终占主导地位,相对丰度为79%～90%,Proteobacteria中Betaproteobacteria占主导优势,反冲洗后Betaproteobacteria数量相对减少,后逐渐恢复.总反硝化优势菌属相对丰度在反冲洗1 h后30 cm处由78%左右下降到70%左右,60 cm处由68%左右下降到64%左右,此时出水总氮达到最高值7.7 mg·L~(-1),之后总反硝化优势菌属及出水TN浓度逐渐恢复至正常水平,这种消长变化表明滤池脱氮效果与总反硝化优势菌属相对丰度密切相关,滤池运行状态的改变使得反硝化优势菌属的群落结构差异显著.     

铜尾矿白羊草叶际和根际细菌群落特征

植物叶际、根际微生物及其生存环境共同形成复杂的生态系统,其中,根际微生物也是土壤物质循环的主要动力,可以为植物的生长发育提供基础.叶际和根际微生物也可作为生态学指标,在矿区生态稳定与生态恢复中具有显著作用.本研究选择铜尾矿优势禾草白羊草为研究对象,采用高通量测序的方法,研究白羊草叶际和根际细菌群落特征,探究影响白羊草叶际和根际微生物群落结构与多样性的关键生态因子.结果表明,白羊草叶际和根际细菌群落结构具有显著差异.其中,白羊草叶际细菌优势属包括假单胞菌属、肠杆菌属和鞘脂单胞菌属,根际细菌优势属为Solrubrobacter和酸杆菌属.白羊草根际细菌群落的香农指数、ACE指数和Chao1指数均显著高于叶际细菌.土壤水分含量、pH、土壤砷和锌含量,白羊草总氮和总硫,及叶片和根内的镉和铬是影响白羊草叶际和根际优势细菌属的主要生态因子.此外,根际细菌群落香农指数与根内铜含量显著负相关,辛普森指数与根的总氮含量显著正相关,叶际细菌群落ACE指数与叶片总硫含量显著正相关.本研究结果可为铜尾矿生态恢复中发掘和利用叶际或根际细菌资源及提高矿区生态修复效率提供科学依据.     

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.     

红树林地埋管道生态养殖系统细菌群落的变化

在一个养殖清管周期内(2012年8月1-15日,共15 d)3次采样,研究了北仑河口红树林区地埋管道生态养殖系统细菌群落的时空变化,并分析了细菌群落结构与主要生态因子之间的关系。结果表明,生态养殖系统管道内的浮游细菌在3次采样间的平均数量变化为第一次>第三次>第二次。第一、二次采样时管道系统内的浮游细菌平均数量大于蓄水池而小于自然海水,而在第三次采样时,管道系统内的浮游细菌平均数量均小于蓄水池和自然海水。根据DGGE图谱,群落多样性指数、丰富度和均匀度同一次采样时在该地埋管道养殖系统中的管道内、蓄水池和自然海区差异不显著(p>0.05),但随着养殖过程的推进,管道内的群落结构指数(多样性指数、均匀度、优势度)下降,表明群落结构简单化。而从优势条带中得到的细菌分类单元为放线菌、α-变形菌、β-变形菌、梭菌、蓝细菌、δ-变形菌纲、ε-变形菌、γ-变形菌和未分类的细菌类群,放线菌在调查过程中一直为优势分类群,而不同采样时间的细菌类群所占的比例各不一样。主成分(PCA)分析显示,硫化物(S2-)可能是影响地埋管道生态养殖系统细菌群落的关键因子。这些研究结果为该生态养殖模式的可持续运转提供了微生物生态学的科学依据。     

基于不同测序技术的生物群落结构及功能菌分析

分别采用克隆文库和高通量测序技术,解析生物去除铁锰氨滤池内微生物的群落结构和功能菌多样性,并探讨不同测序手段的差异.高通量测序获得15057条有效序列、共32个分类纲,克隆文库测序涵盖9个具有明确分类地位的纲(75条序列),前者能揭示更为丰富的细菌群落结构多样性.功能菌(铁锰氧化细菌和硝化细菌)分析过程中,一些功能菌属在克隆文库中出现,而在高通量测序中未检测到,反之亦然.与单一的测序手段相比,二者相结合能更好地揭示功能细菌的分布特点.     

不同污泥龄膜生物反应器内微生物的群落结构特征

为研究不同污泥龄MBR(膜生物反应器)内的微生物群落结构特征,构建了SRT(污泥龄)分别为10、20、40和80 d的4个平行的MBR,通过PCR-DGGE技术获得各MBR内微生物的DNA指纹图谱,并对条带进行切胶测序. 结果表明,SRT不影响MBR对废水的处理效果,不同SRT下MBR对NH₄+-N和COD_Cr的去除率均能达到90%以上. DGGE结果表明,在运行过程中,各MBR内的微生物群落结构均发生了明显变化,并且不同SRT的MBR内总细菌群落结构变化特征相同;SRT影响同一微生物在各MBR中的出现速率;总细菌Shannon-Wiener多样性指数和丰富度指数均随着SRT的增加而升高,SRT为80 d的MBR内Shannon-Wiener多样性指数最高. 测序结果表明,不同SRT的MBR内的优势种属不同,其中Arcobacter sp.、beta proteobacterium及Thiothrix sp.为不同SRT的MBR中共同存在的关键菌属,对MBR的运行起着重要作用.      

天然高寒草地转变为混播人工草地对土壤微生物群落特征的影响

为了研究天然高寒草地转变为混播人工草地对土壤微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析了青海省共和县的天然以及由天然转变为混播人工草地样地土壤中的微生物群落.结果表明,天然草地转变为混播人工草地后植被物种多样性和土壤有机质含量显著下降(P<0.05).在两块样地共检测到29个细菌门和11个真菌门的微生物.天然草地转变为人工草地后,土壤细菌的多样性显著升高,细菌的香农指数从9.51增加到9.89;土壤真菌的多样性降低但差异不显著.与天然草地相比,人工草地的土壤细菌与真菌群落结构、组成均发生了明显的变化,细菌群落结构与总有机质的含量、总氮含量和土壤含水量显著相关,真菌群落结构与总有机质含量和土壤含水量显著相关.线性判别分析(LEfSe)结果表明,暗黑菌门细菌(Atribacteria)和子囊菌门真菌(Ascomycota)可作为天然草地的指示微生物类群,出芽菌属细菌(Gemmata)和发菌科真菌(Trichocomaceae)可作为人工草地的指示微生物类群.利用Tax4Fun2对细菌群落功能的预测发现,天然草地向人工草地的转变影响了细菌群落对不同碳源的利用潜力.     

磺胺甲恶唑对赤子爱胜蚓肠道微生物群落的影响

肠道菌群已被证实有助于宿主的健康和代谢功能，但环境污染物对动物肠道微生物的影响却很少报道.因此，本研究将赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）暴露于抗生素（磺胺甲恶唑）污染土壤28 d后，基于16S rRNA高通量测序技术分析了蚯蚓肠道微生物群落组成，并探讨了抗生素污染对蚯蚓肠道菌群结构的影响.结果表明，土壤中磺胺甲恶唑对蚯蚓的存活率和生长无明显影响，但可以引起蚯蚓肠道微生物群落的紊乱.磺胺甲恶唑的添加能够使蚯蚓肠道微生物群落多样性水平降低，并引起肠道内支杆菌属（Mycobacterium）和Luteolibacter的丰度显著降低，也能显著增加肠道内拜纳蒙纳斯属（Balneimonas）和疣微菌科（Verrucomicrobiaceae）的丰度，而芽胞杆菌属（Bacillus）等优势菌的丰度在肠道内较为稳定.同时，赤子爱胜蚓肠道微生物群落主要以放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）为主，并与周围土壤菌群组成存在显著差异.此外，蚯蚓肠道细菌群落多样性低于周围土壤细菌群落多样性，这可能是由于蚯蚓肠道自身微环境和共选择造成的.这些结果有助于更好地理解抗生素污染在土壤动物肠道微生态系统中的风险传播.     

PCR-DGGE研究沸石植生混凝土微生物群落结构

采用PCR-DGGE技术研究了滨水区和非滨水区沸石植生混凝土内部微生物群落结构,结果表明:沸石植生混凝土内部微生物多样性指数和物种丰度值均很高,滨水区和非滨水区植生混凝土内部微生物多样性指数与物种丰度总体持平,但是各部分微生物丰度差异明显.滨水区微生物丰度值根部5~10cm>根部10~15cm>沸石表面生物膜.非滨水区微生物丰度沸石表面生物膜>根部5~10cm>根部10~15cm.基因测序结果和系统发育树分析可知.滨水区和非滨水区以及沸石混凝土内各部分之间优势菌种各不相同,在滨水区,沸石表面微生物膜中优势菌种为丙酸杆菌、都柏林克罗诺杆菌和葡萄球菌属,根部5~10cm中优势菌种为黄杆菌和沙门氏菌属,根部10~15cm中优势菌种为慢生根瘤菌属;非滨水区,沸石表面微生物膜中优势菌种为芽孢杆菌和红假单胞菌属,根部5~10cm中优势菌种为沙门氏菌、微球菌亚目的Agromyces和酸杆菌属,根部10~15cm中优势菌种为沙门氏菌属.     

4种不同工况生物滤池净化效能与微生物特性分析

为了从微生物层面探讨曝气、挂膜周期、池形(或流态)改变对生物滤池净化效率的影响,试验设计了4种不同工况的生物滤池,即MAVF、NAVF、NVF、BHF,其中前三者为垂直流滤池,最后一种为折流式水平流滤池. 4组滤池框架和滤料相同,MAVF与BHF串联,且于试验前期运行1 a,NAVF及NVF为新启用滤池. 4组滤池采取同步序批式运行,其中MAVF、NAVF进行间歇曝气,其余两组未曝气.于新启用滤池挂膜阶段,对4组滤池同步处理生活污水的净化效率进行持续监测,并于挂膜结束后采集基质样品分析滤池微生物群落结构特征.结果表明,3组垂直流滤池的净化效率显著高于水平流滤池;曝气显著提高了滤池的净化效能,但与滤池微生物成熟度相比,前者的影响更弱. 4组滤池内均无明显的硝氮、亚硝氮积累,反硝化进行得很彻底. 16S r DNA高通量测序分析表明,4组滤池的多样性指数高低是BHF MAVF NAVF NVF,表明滤池愈成熟,多样性指数愈高. 4组滤池内微生物以兼性异养菌为主,且以异养反硝化脱氮菌最为丰富. NVF及BHF滤池内发生了异养硝化过程,曝气促进了滤池内好氧硝化菌的富集. 4组滤池内均未检测到好氧聚磷菌,磷的去除以反硝化聚磷为主.试验工况下,滤池对总氮的去除率不高主要归结于滤池内尚未富集到自养硝化菌或其丰度不高,后者导致滤池的氨氧化能力有限,进而影响总氮去除.以上研究结果表明,不同工况的调整会影响到生物滤池的氧化还原状态和功能菌富集,进而最终影响净化效率.     

南淝河细菌群落结构的研究

为了研究受污染城市河道南淝河在进行修复前微生物群落的多样性,于2009年10月(秋季)和2010年1月(冬季)在南淝河河道中采集水样,直接从水中提取总DNA,用细菌16S rDNA的通用引物对V3区进行PCR扩增,PCR产物经DGGE(变形梯度凝胶电泳)分离后,获得水体细菌群落的DGGE指纹图谱;同时运用平板计数法对水体的异养细菌进行计数。结果表明:不同季节,不同位点南淝河的细菌群落的多样性都很丰富,但不同季节优势种有差异;相同季节临近位点细菌种群结构的相似性较高,且有顺河而下相近位点相似性增高的趋势。南淝河水体异养细菌数量秋季为20.3×103～616.3×103CFU/mL。冬季为2.3×103～53.6×103CFU/mL,冬季异养细菌数量比秋季低一个数量级,并且从上游到下游逐渐增多。但与其他同等富营养化水平的水体相比,其异养细菌含量较低。     

多功能细菌复合系NSC-7的菌种组成多样性

NSC-7是一组具有降解纤维素和林丹双重功能的细菌复合系.为系统了解复合系的菌种组成,在有氧条件下,利用传统的平板画线法分离到11株单菌,将11株单菌按体积比1∶1重新组合并不具备分解纤维素的能力,利用单层和双层平板滤纸法检测NSC-7的分解能力,发现只有双层平板上的滤纸变黄且降解,说明复合系内纤维素降解的关键菌是厌氧或微好氧菌.利用现代分子生物学技术对NSC-7构建克隆文库,获得了195个16S rDNA片断,经DGGE筛选获得25个代表克隆,其序列数据库比对结果中有60％的近缘种为已知菌,分别归属于Clostridium、Petrobacter、Bacteria、Paenibacillus、Proteobacterium 5个属,其余40％的近缘种为难培养菌株.     

溶解氧对Anammox滤池内功能菌群及活性的影响

针对目前厌氧氨氧化系统内微生物的研究,主要以厌氧氨氧化菌本身这一情况,本研究对长期稳定运行的Anammox滤池内微生物菌群结构进行了测定,同时测试与分析了滤池内厌氧氨氧化菌（AnAOB）、氨氧化菌（AOB）、亚硝酸盐氧化细菌（NOB）和反硝化菌（DNB）的关键动力学常数,探究了溶解氧（DO）浓度从0.2mg/L增加至1.5mg/L,AnAOB、AOB以及NOB活性的变化.结果表明,长期稳定运行的Anammox滤池是一个以厌氧氨氧化功能为主,多菌群共存的混合体系.滤池内厌氧氨氧化活性最高,为5.3mgN/（gVSS·h）,同时系统内DNB和AOB也具有一定活性.DO在0.2~1.5mg/L范围内,AnAOB活性变化不大;随着DO浓度增加,AOB比氨氧化速率从0.76mgN/（gVSS·h）增加到1.08mgN/（gVSS·h）,通过Monod方程进一步得到AOB氧半饱和常数（K_O2,AOB）为（0.106±0.010） mg/L,表明系统内AOB对氧具有极高的亲和力;整个过程基本检测不到NOB的活性.厌氧氨氧化系统中主要功能菌群共存,且相互竞争底物.     

水质净化生物滤池工艺的微生物群落特征及运行效果研究

为探讨水质净化生物滤池(生物强化滤池和生物活性炭滤池)工艺的微生物群落特征和运行效果,采用Biolog和PCR-SSCP (单链构象多态性)技术分析生物滤池中的微生物群落代谢功能与结构,测定生物滤池进出水NH⁺₄-N、NO^-₂-N、高锰酸盐指数、UV₂₅₄和BDOC等指标,考察其净水效果. 结果表明,原水经过生物滤池后,出水微生物群落代谢活性显著降低,说明生物滤池截留了原水中的活性微生物. 工艺运行6个月后,2个生物强化滤池中微生物群落代谢特征相似,其碳源利用率分别为73.4%和75.5%. 2个生物活性炭滤池中微生物群落代谢特征存在明显差异,颗粒活性炭生物滤池微生物群落碳源利用率79.6%高于柱状活性炭生物滤池的53.8%(p>＜0.01). PCR-SSCP分析表明各生物滤池微生物群落呈多样性,优势菌群基本一致. 研究还发现,生物强化滤池中的填料对微生物群落结构和代谢功能的影响较小,2种生物强化滤池净水能力无统计学差异(p>＞0.05);而生物活性炭滤池的颗粒活性炭填料有利于微生物群落生长繁殖,微生物群落有较强的代谢活性,其滤池对NH⁺₄-N、高锰酸盐指数、BDOC的去除效果优于柱状活性炭生物滤池(p>＜0.05);这也提示生物滤池运行效果与滤池中微生物群落代谢能力有关.     

青岛近海夏、秋季生物气溶胶分布特征研究

于2009年7～11月采用Andersen生物粒子采样器在青岛近海连续采集了生物气溶胶样品,应用荧光显微镜计数法和平板计数法测定了总微生物(包括"可培养类"和"非可培养类")、"可培养类"陆源及海源微生物的浓度.结果表明,总微生物中"非可培养类"微生物平均占总微生物的99.58%;"可培养类"微生物平均仅为0.42%;...     

厌氧消化处理制药废水微生物类群的研究

本文厌氧消化处理制药废水,在不同消化温度条件下,进行了厌氧微生物类群和种群数量的测定.消化温度39℃,各种群菌量最多.消化温度24℃,各种群菌量最少.消化温度33℃和35℃,各种群菌量与消化温39℃度相比,菌量有所减少,但菌量差别不太明显.例如:甲烷细菌消化温度24℃比39℃菌量减少3×10~4倍,消化温度33℃和35℃与39℃比较,甲烷细菌分别减少4.1×10~2倍和3.2×10倍,温度越低甲烷细菌数量越少.     

青岛近海生物气溶胶中可培养微生物浓度及群落多样性的季节变化

为了研究近海生物气溶胶中可培养微生物浓度和群落多样性,于2009年7月~2010年6月在青岛两个采样点连续采集生物气溶胶样品,分析了其中陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌的浓度,并计算了Shannon-Weiner指数、Simpson’s指数和Pielou指数.结果表明,陆源细菌和海源细菌月均浓度分别为12~436 CFU·m-3和25~561 CFU·m-3,陆源真菌和海源真菌月均浓度分别为0~817 CFU·m-3和11~1 346 CFU·m-3之间.陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌浓度在冬季月份较低,2月达到最低值,在春夏月份较高.海源微生物对总可培养类微生物的贡献高于陆源,平均占63%.可培养微生物物种数在17~102之间,与微生物浓度具有一定的相关性,但并未呈现出明显的季节变化.3种指数表明,生物气溶胶中陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌的群落结构在2月最简单,1月、11月和5月群落多样性较高,群落多样性与浓度的季节变化特征并不一致,而且不同类别的微生物群落存在季节和空间差异.     

土壤微生物群落对玉米根茬和茎叶残体碳的利用特征

以沈阳农业大学连续29a棕壤长期定位施肥试验为基础,以¹³C标记的玉米植株为试验试材,采用田间原位培养方法和磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用（PLFA-SIP）技术,研究土壤不同粒级团聚体中微生物群落对残体碳的同化状况,及土壤有机碳的固定这一关键生物地球化学过程.结果表明：植物残体添加显著增加了全土及各粒级团聚体中各微生物群落PLFAs含量,其中以真菌PLFAs含量增幅最高,细菌中以革兰氏阴性菌含量增幅最高;但不同残体类型并未对全土中各群落PLFAs含量产生显著影响.茎叶碳与根茬碳的矿化率无显著差异;根茬碳对总PLFAs碳库的贡献是茎叶碳的3.9倍,说明根茬碳更有利于通过微生物合成的方式贡献于土壤有机碳库.残体碳占不同微生物群落PLFAs碳库的比例以真菌最高,表明真菌对植物残体碳具有最强的同化能力;而残体碳对PLFAs的贡献在革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之间却差异不大.残体碳含量、PLFAs含量和残体碳占微生物PLFAs碳库的比例均在较小粒级的团聚体中（0.25~1mm和<0.25mm）更高,而细菌/真菌比在较大粒级团聚体（>2mm和1~2mm）中更高,说明较小粒级团聚体已经成为微生物对残体进行同化固定的主要位点.植物残体在土壤中的腐解过程与残体类型、土壤团聚体组成和微生物群落密切相关.