沼泽红假单胞菌phbC-hupL双突变株构建及产氢测定

利用湖底淤泥分离的沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)CQU01和该菌株的吸氢酶基因hupL缺失菌株CQU012作为出发菌株,分别构建聚羟基丁酸酯合成酶基因phbC单突变株及聚羟基丁酸酯合成酶基因phbC与吸氢酶基因hupL双突变株,以提高其在光照培养条件下的产氢量.以同源重组双交换方法构建含有Em抗性基因的自杀载体,通过接合转移转化R. palustris CQU01菌株,经PCR扩增以及测序验证,成功获得了沼泽红假单胞菌phbC单突变株R. palustris CQU013及phbC-hupL双突变株R. palustris CQU014.相同条件下测定突变菌株与野生菌株的生长和产氢特性,结果显示,突变菌株生长曲线与野生菌株有明显差异,两株突变菌株的产氢量分别是原始菌株的1.31和1.76倍,达到454mL/L和604mL/L.双突变菌株产氢能力较phbC基因和hupL基因单突变菌株的产氢能力有明显提高,说明phbC和hupL基因对菌株R. palustris 的产氢代谢有着显著的影响.     

末端产物对乙醇型发酵菌群产氢能力及代谢进程的影响

利用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)在一定条件下驯化成功的乙醇型产氢发酵菌群,通过静态培养实验,以葡萄糖为碳源,利用缓冲液控制反应体系pH值,通过不同的pH值环境使产氢发酵菌群末端产物生成比例发生改变,考察了不同的末端产物生成比例对菌群产氢能力的影响.结果表明,在液相末端产物总量相当的情况下,乙醇生成比例高时氢气产量也较高.通过外加乙醇和乙酸进行静态产氢实验发现,乙醇对发酵产氢的抑制作用不明显,同对照组相比,外加40 mmol/L时氢气产量仅下降了34%,而乙酸的存在对菌群的发酵产氢有较强的抑制,外加乙酸浓度为10 mmol/L时即对产氢发酵产生明显抑制,浓度为40 mmol/L时产氢量较对照组降低了84.3%,液相末端产物也大幅降低,混合菌群最终形成乙醇型发酵应是菌群自然选择的结果.     

末端产物对乙醇型发酵菌群产氢能力及代谢进程的影响

利用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)在一定条件下驯化成功的乙醇型产氢发酵菌群,通过静态培养实验,以葡萄糖为碳源,利用缓冲液控制反应体系pH值,通过不同的pH值环境使产氢发酵菌群末端产物生成比例发生改变,考察了不同的末端产物生成比例对菌群产氢能力的影响.结果表明,在液相末端产物总量相当的情况下,乙醇生成比例高时氢气产量也较高.通过外加乙醇和乙酸进行静态产氢实验发现,乙醇对发酵产氢的抑制作用不明显,同对照组相比,外加40 mmol/L时氢气产量仅下降了34%,而乙酸的存在对菌群的发酵产氢有较强的抑制,外加乙酸浓度为10 mmol/L时即对产氢发酵产生明显抑制,浓度为40 mmol/L时产氢量较对照组降低了84.3%,液相末端产物也大幅降低,混合菌群最终形成乙醇型发酵应是菌群自然选择的结果.     

沼泽红假单胞菌高效产氢hupL缺失突变株的构建

利用湖底淤泥分离的沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)CQU01作为出发菌株,构建吸氢酶大亚基基因hupL缺失突变株,以提高光合细菌菌株的产氢效率.以PCR扩增的hupL两侧hupS 和 hupC基因为同源重组双交换臂,连入pMD18-T载体;再将hupS, hupC 和Kmr基因与经SalⅠ和HindⅢ双酶切的pSUP202,构建靶向自杀载体pBPZ.经接合转移转化R. palustris CQU01菌株,成功获得沼泽红假单胞菌吸氢酶活性缺失突变株R. palustris CQU012.测定突变株的吸氢酶活性及生长和产氢特性,结果表明,突变株的产氢量比野生菌株提高了约50%,而生长特性与野生菌株没有显著差异.R. palustris CQU012 吸氢酶缺失突变株可望为工业废水的生物治理提供高效产氢工程菌株.     

一株利用生物柴油废水产氢的光合菌的筛选、鉴定

从37株光合细菌中筛选出1株能够利用甘油做碳源进行有效产氢的菌株(DB803).根据该菌株的形态、生理生化特征、16S rDNA序列和ERIC-PCR结果分析,初步鉴定该菌株为类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides).研究了该菌株在30℃, 4000lx光照厌氧条件下利用不同浓度的生物柴油废水产氢的能力,当培养基起始COD浓度为11.5g/L时,其在对数生长期平均产氢速度为38mL/(L·h),同时,废水COD去除率达91.2%.     

底物浓度对海洋暗发酵菌群产氢的影响

为研究底物浓度对海洋发酵菌群产氢过程的影响,海水养虾虾池底泥经热处理后作为产氢菌种,利用摇瓶发酵实验,研究不同蔗糖浓度(5、10、15、20、25和30 g/L)对产氢过程的影响。结果表明:底物浓度过高或过低都不利于产氢。当蔗糖浓度为20 g/L时,累积产氢量、产氢速率和底物转化效率最高,分别为(1 250±51)mL H2/L、(35.0±1.4)mL H2(/L·h)和(1.21±0.06)mol H2/mol蔗糖。发酵液终末pH值和底物消耗率与底物浓度呈反相关。利用PCR-DGGE技术分析产氢菌群,发现梭菌是所有底物浓度条件的优势菌种。因此,为保证产氢体系持续产氢,应控制底物浓度达到高效产氢的目的。     

不同热处理时间对污泥厌氧发酵产氢的影响

为寻求适宜的污泥热处理方法富集产氢菌群,利用摇瓶发酵试验,考察了城市污水处理厂活性污泥在65 ℃下经不同时间的热处理后,其利用葡萄糖发酵产氢的特性。结果表明,在初始葡萄糖浓度为10 g/L,接种量为1.6 g/L(以MLVSS计),pH为7.0条件下,35 ℃培养64 h,经65 ℃热处理15和30 min的种泥发酵系统表现出较好的发酵产氢性能,其氢气转化率分别为1.06和1.09 mol/mol(以葡萄糖计),比产氢率分别为8.2和8.4 mmol/g(以MLVSS计)。不同热处理时间下种泥中的微生物种群存在差异,各发酵体系形成了具有不同产酸发酵产氢功能的顶级群落,其中经15~75 min热处理的种泥发酵体系表现为丁酸型发酵特征,而经90~120 min热处理的种泥发酵体系则呈现混合酸发酵特征。     

不同底物种类对厌氧发酵产氢的影响

在批式培养试验中以人工配置的废水为原料,以厌氧消化污泥作为天然产氢菌源,通过厌氧生物发酵制备生物氢气,研究了不同底物葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、乳糖对产氢能力的影响,以及生物制氢发酵过程中液相组成的变化,并对产氢动力学和细菌生长动力学进行了分析.结果表明,5种底物中最佳的底物是葡萄糖,氢气含量、累积产氢量和氢气产量最高可达到49.52%、67.21 L/mol、3.23 mol/mol.发酵产氢代谢产物以丁酸和乙酸为主,乙酸的含量占到26.76%～40.49%,丁酸的含量占到37.60%-58.07%.并含有部分丙酸和乙醇,属于丁酸型发酵.丁酸/乙酸比值可作为衡量氢气产生效率的一个指标,比值越大产氢量越高.实验中氧化还原电位均在-300 mV以下,以厌氧为主.Gompertz模型能够很好地拟合其产氢过程和产氢菌生长过程.     

一株高效产氢突变体RF-9的筛选与产氢特性

以从连续流搅拌槽式反应器(CSTR)内的活性污泥中分离出的厌氧产氢菌Ethanologenens sp.ZGX4为出发菌株,经过紫外线和亚硝酸复合诱变,从大量的突变体中筛选出一株稳定的高效产氢菌株RF-9.磷酸盐浓度在120mmol/L、温度37℃、初始pH6.0、葡萄糖浓度10g/L培养条件下,RF-9的单位体积产氢量和氢气产率为139.7mmol/L和2.52mol H2/mol葡萄糖,分别是对照的1.50倍和1.43倍.在发酵时间为15h、pH4.1、细胞干重0.722g/L时,RF-9获得其最大产氢速率345mLH₂/(h·L),是对照ZGX4的1.41倍.RF-9的主要液相末端产物为乙醇和乙酸,为典型的乙醇发酵细菌,与对照相似.     

Fe和Fe2+对混合细菌产氢发酵的影响

在研究Fe粉剂量和Fe²⁺浓度对混合细菌产氢发酵的影响基础上,确定Fe和Fe²⁺促进混合细菌产氢能力的最佳阈值,并对乙醇型发酵菌群在不同Fe粉和Fe²⁺浓度下的产氢量和最大比产氢速率进行考察和对比.结果表明,Fe粉和Fe²⁺对乙醇型发酵菌群的产氢能力均有明显的促进作用.以葡萄糖为底物,投加Fe²⁺试验中,Fe²⁺浓度200mg/L获得最大产氢量143.7mL/g,较对照组提高32%;Fe²⁺浓度50mg/L获得单位VSS最大比产氢速率21.2 mL/(h·g),较对照组提高33%.投加单质Fe试验中,Fe粉剂量1000mg/L获得最大产氢量156.1mL/g,较对照组提高44%;Fe粉剂量500mg/L获得单位VSS最大比产氢速率23.5mL/(h·g),较对照组分别提高47%.单质Fe浓度高于50mg/L时,对发酵菌群产氢的促进作用要优于同浓度下的Fe²⁺.同时对混合细菌中铁的全量和形态分布进行了考察.     

沼泽红假单胞菌对活性紫KBR脱色的研究

研究了驯化后的沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonaspalustris)N菌株的生长细胞在不同条件下对活性紫KBR的脱色效果.结果表明,该菌株生长细胞脱色的最佳条件为温度25～30℃,pH值为7,厌氧条件下的脱色率远远高于好氧条件下的脱色率.染料作为该菌株唯一的碳源和能源脱色时,脱色率与细胞浓度呈极显著相关,细菌脱色比活率保持在较恒定的水平.此外,生长细胞脱色过程中对菌体生长的测定表明,该菌株生长的指数期明显滞后于染料脱色的指数期.     

沼泽红假单胞菌W12对活性黑5的厌氧脱色和降解作用

从处理印染废水的厌氧移动床生物膜反应器（moving bed biofilm reactor,MBBR）中分离到一株具有高效脱色活性的沼泽红假单胞菌W12。经实验确定W12对活性黑5（reactive black 5,RB5）脱色的适宜条件为：pH〈10;有光照;谷氨酸盐或乳酸盐作为碳源,当乳酸钠为碳源时浓度应〉500 mg/L;盐度不超过5%;RB5浓度不大于700 mg/L。紫外-可见光谱扫描结果表明,RB5的脱色和降解过程生成芳香胺类化合物,这些中间产物可进一步降解。此外发现,RB5诱导生成的胞外代谢物能提高W12的脱色活性。     

Biodecolorization and partial mineralization of Reactive Black 5 by a strain of Rhodopseudomonas palustris

A strain of photosynthetic bacterium, Rhodopseudomonas palustris W1, isolated from a lab-scale anaerobic moving bed biofilm reactor (MBBR) treating textile e?uent was demonstrated to decolorize Reactive Black 5 (RB5) effciently under anaerobic condition. By a series of batch tests, the suitable conditions for RB5 decolorization were obtained, namely, pH < 10, light presence, glutamine or lactate as carbon source with concentration more than 500 mg/L when lactate is selected, NH4Cl as a nitrogen source with ...     

重金属Cu^2＋、Cd^2＋及氯氰菊酯对不同施肥模式土壤微生物功能多样性的影响

通过研究外源污染物在不同施肥模式土壤中的生物有效性,可为预测、降低污染物的生态环境效应提供理论依据.以3种不同施肥模式的士壤为材料[连续16 a:不施肥(CK)、施用腐熟豆饼 秸秆(OM)和施用NPK化肥(NPK)],利用Biolog方法研究了Cu2 (100 mg/ks)、Cd2 (5 mg/kg)、氯氰菊酯(10 mg/kg)单一及复合污染对微生物功能多样性的影响.结果发现,NPK土壤微生物功能多样性最高,培养72 h,其AWCD值(平均吸光值)约为cK的1.19倍,OM的1.62倍.污染物加入后,3种土壤微生物功能多样性出现了不同的响应,NPK土壤下降最大,其次是CK,OM最小.氯氰菊酯与Cd复合污染对微生物功能多样性影响最大,在NPK土壤中AWCD下降了48%,6类碳源的利用能力、Shannon指数、Simpson指数和Mclntosh指数均显著降低.尽管氯氰菊酯对3种土壤微生物的碳源利用影响不大,但与重金属,尤其是Cd2 复合污染时.对微生物碳源利用的抑制明显加剧.Cu2 、Cd2 及氯氰菊酯对土壤微生物功能多样性的影响程度,除与土壤有机质含量有关外,可能还取决于有机质的组成和微生物的种群结构.     

发酵罐批式半连续培养发酵制氢试验探索

在10 L的发酵罐中,按照糖蜜的主要成分配制发酵培养基,考察和分析了批式、半连续发酵方式下,环境因素对固定化陶粒中厌氧菌发酵产氢的影响。结果表明,批式发酵产氢以糖蜜为底物的产氢得率、氢浓度和产氢速率分别为1.40 mol/mol蔗糖,53%和240 mL/(L.h)。可以在工业制氢中作为糖蜜快速发酵制氢的方法。     

沼泽红假单胞菌H3对酸性红B2GL染料的厌氧脱色和降解作用

从印染厂污泥中分离到一株沼泽红假单胞菌（ＲｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐａｌｕｓｔｒｉｓＨ３），在光照厌氧条件下该菌生长细胞可将１００ｍｇ／Ｌ酸性红Ｂ２ＧＬ染料去除到３０ｍｇ／Ｌ．完整细胞脱色的最适条件为ｐＨ７０，温度３０℃，细胞浓度２０—２５ｍｇ／ｍＬ（湿重）．低浓度的阳离子对脱色影响不大．在通Ａｒ气使严格厌氧和加有还原性辅酶Ｉ的条件下无细胞提取液的脱色活性最高，比活率为１５４×１０－２ｍｇ／（ｍｇ·ｈ）．根据降解产物的分析，推断了该菌对酸性红染料的降解代谢途径．     

好氧堆肥微生物代谢多样性及其细菌群落结构

好氧堆肥是农业废弃物无害化处理和资源化利用的一条有效途径.为了探究好氧堆肥过程中微生物群落的代谢特征和细菌群落演替现象,了解起关键作用的微生物菌群,通过筛选强降解菌种改善堆肥工艺、提高堆肥效率,采用Biolog法和宏基因组法分析了玉米秸秆和牛粪联合好氧堆肥过程中微生物的碳源代谢能力和细菌群落多样性.结果表明:在第2次翻堆（第14天）时,微生物利用碳源的能力最强,初次建堆时（0 d）和其余翻堆时（第8、20、26天）次之,发酵结束时（第34天）最弱.Simpson、Shannon-Wiener和McIntosh多样性指数表明,建堆时及翻堆时的菌群优势度、丰富度和均匀度均极显著优于好氧堆肥结束.不同好氧发酵时间的微生物群落对同一碳源代谢有差异,同一好氧发酵时间微生物群落对不同碳源的利用率不同.糖类、酸类和醇类是区分好氧堆肥不同时间微生物碳源利用差异的敏感碳源.好氧堆肥不同时间细菌的种类和丰度不同,共享的优势菌门有厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）,在第0、8、14、20、26、34天这6个时间内它们的相对丰度之和分别达90.27%、90.34%、94.26%、84.21%、84.31%和77.61%,且6种门类在不同发酵时间的丰度表达存在消长变化状态.研究显示,参与好氧堆肥不同时间的微生物群落在碳源代谢能力上存在多样性,在细菌菌群的种类和丰度上也存在多样性.