北极海洋沉积物石油降解菌的筛选及系统发育分析

从中国第二次北极科学考察采集的海洋沉积物中经富集培养、分离筛选得到了26株石油降解菌.研究表明,分离到的石油降解菌均可在以石油为唯一碳源和能源的无机营养盐培养基中生长,其中菌株P18、P28和P29生长最佳.当培养基中石油含量为2g·L-1时,于5℃下振荡培养14d,3株菌株的石油降解率可分别达到30.96%、34.85%和51.28%.分离到的石油降解菌绝大部分(25/26)能分泌胞外脂肪酶.表明其石油降解能力与产脂肪酶能力有着较强的相关性.分子鉴定与系统发育分析表明,分离到的石油降解菌除P31和P32属于细菌域(Bacteria)拟杆菌门(Bacteroidetes)的黄杆菌纲(Flavobacteria)外,其余均属于细菌域(Bacteria)变形杆菌门(Proteobacteria)的γ-变形杆菌纲(γ-Proteobacteria),其中包括交替单胞菌目(Aheromonadales)的假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、科尔韦尔氏菌属(Colwellia)、希瓦氏菌属(Shetoanella),弧菌目(Vibrionales)的发光杆菌属(Photobacterium),假单胞菌目(Pscudomonadales)的假单胞菌属(Pseudomonas)和海螺菌目(Oceanospirillales)的盐单胞菌属(Halomonas).分离到的石油降解菌以假交替单胞菌属为优势菌群,其比例可达42%.     

海洋沉积物中反硝化细菌的分离鉴定及反硝化性能研究

利用良好的通气条件对反硝化细菌进行富集筛选,同时利用二苯胺试剂和Griess试剂显色反应分别检测NO₃--N的降解和NO₂--N的产生情况,并结合产气量筛选出具有良好耐氧性且反硝化性能优异的菌株. 最终从南海海域沉积物中筛选得到具有较强反硝化能力的细菌,并对目的菌株进行分子鉴定及反硝化能力测试. 结果表明,目的菌株F-8-1能较好地降解培养基中的NO₃--N和NO₂--N,产气快. 气相色谱检测发现,气体样品中的φ(N₂)非常高,接近100%,且未检测出其他氮氧化物气体. 16S rDNA序列分析表明,菌株F-8-1与假单胞菌属具有99%的序列相似性和很高的同源性.菌株F-8-1在有氧及高盐环境中生长良好.      

长江口海域夏季沉积物反硝化细菌数量及反硝化作用

选择长江口邻近海域8个站位,采用乙炔抑制法进行现场模拟培养,研究了夏季表层沉积物中反硝化细菌数量及反硝化作用.结果表明,该海域反硝化细菌数量为3.9′105~110.0′105个/g,盐度、溶解氧是反硝化细菌数量的主要影响因子;反硝化速率为101.3~731.9μmol/(m2·h),与反硝化细菌数量的相关系数为0.950.反硝化速率,同时受环境中盐度、溶解氧和氨氮含量的显著影响;研究海区内反硝化作用产生的氮通量约为8.19′105kg/d,约为相应海区初级生产消耗无机氮量的1/3.     

一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化能力

利用驯化活性污泥的方法筛选出一株好氧反硝化细菌G3,该菌在碳源充足且溶解氧为(4.0±1.0)mg·L-1条件下,24h内对NO-2-N积累量为12.03 mg·L-1,对NO-3-N的去除率为91.09%.扫描电镜观察其形态特征为(0.4～0.6)μm×(1.2～2.0)μm的短杆菌.16SrDNA序列分析表明,该菌与Pseudomonas stutzeri的相似性为100%.利用MEGA软件对该菌株与已报道的相关微生物进行系统发育分析,并克隆出与好氧反硝化相关的周质硝酸盐还原酶的亚基napA基因,初步判定筛选菌株具有周质硝酸盐还原酶.     

河流沉积物中反硝化细菌的分离及脱氮除磷研究

采用常规细菌分离方法,从河流沉积物中筛选出20株具有反硝化作用的细菌菌株,研究了其反硝化强度,对反硝化强度最大的菌株进行了鉴定,并进一步研究了其不同浓度下脱氮除磷的性能.结果表明,筛选的菌株均具有一定的脱氮能力,但不同菌株的脱氮能力不同,反硝化强度在50%以上的有10株,其中F10菌株的脱氮能力最强为63.2%,通过形态学、革兰氏染色结合16S rDNA序列同源性分析鉴定,其鉴定结果为粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）;不同浓度的F10净化生活污水,其中100　mg/Ｌ的处理效果最好,在第10d时,总氮、总磷的去除率最大,分别为76.2%、93.8%.     

长江口及邻近海域沉积物中硝化与反硝化细菌分布特征研究

本研究应用DAPI荧光染色法和荧光定量PCR技术对长江口及邻近海域沉积物中的总细菌、好氧氨氧化细菌和反硝化细菌生物量的分布特征进行分析。结果表明,对于垂直分布,同一深度的反硝化细菌生物量明显高于好氧氨氧化细菌生物量,但二者的垂直分布趋势相似。沉积物的强烈混合有利于好氧氨氧化细菌和反硝化细菌的生存。柱状沉积物的深度是影响总细菌、好氧氨氧化细菌和反硝化细菌生物量垂直分布的最重要因素,且深度增加对好氧氨氧化细菌的影响大于对总细菌和反硝化细菌的影响。对于水平分布,总细菌生物量由近岸到远岸逐渐降低,亚硝酸盐浓度显著影响其水平分布。好氧氨氧化细菌和反硝化细菌生物量分别在长江口外和舟山群岛以南海域存在高值区,且溶解氧浓度和总氮含量是影响二者生物量水平分布的重要因素。本研究可为更加深入地认识细菌在河口及近岸海域氮循环过程中的作用提供依据。     

同步硝化反硝化系统中反硝化细菌多样性研究

采用聚合酶链式反应(PCR)和分子克隆构建nirS克隆文库对同步硝化反硝化系统好氧池中反硝化细菌多样性进行了研究.从克隆文库中随机挑选75个克隆子进行序列测定,对测序结果进行了BLAST比对.结果表明,有74个克隆子分属于3个不同的细菌类群,包括β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria和Uncultured bacterium. β-Proteobacteria纲为好氧池内优势菌群,占文库比例的54.41%;其次是γ-Proteobacteria纲,占文库比例的25%.对测序得到的12个OTU用MEGA软件进行系统发育分析,结果显示Thauera属为该系统中最主要的脱氮菌属.     

北极生活污水低温降解菌筛选与多样性分析

利用筛选培养基从北极海洋沉积物中筛选可用于生活污水低温处理的微生物,并进行了分子鉴定和模拟生活污水降解效率的测定。结果表明,经筛选培养基富集培养和分离纯化,根据菌落形态学特征,从11个北极海洋沉积物中共分离到37株微生物,均可在以葡萄糖为惟一碳源和能源的筛选培养基中生长。分子鉴定与系统发育分析表明,37株菌分属于细菌域的不动杆菌属(Acinetobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和红球菌属(Rhodococcus),酵母的Mastigobasidium属和白冬孢酵母属(Leucosporidium),真菌的隐球菌属(Cryptococcus)和念珠菌属(Candida)。4株不同种属的试验细菌均能够利用各种有机物,如葡萄糖、甘露醇、甘露糖、苹果酸、苯乙酸和枸橼等。对模拟生活污水降解效果的初步试验表明,菌株5-3、9-2和11-3的处理效果较好,3株菌株10℃单独培养72 h,COD降解率均可达75%以上;菌株9-2在温度0~30℃的温度范围内均可生长,10℃条件下培养48 h对模拟生活污水COD降解率可达88.1%。研究结果表明北极存在着丰富的可用于生活污水低温处理的微生物资源种质资源。     

高效反硝化细菌的快速培养及群落结构多样性分析

培养高效的反硝化细菌可提高污水处理效率.本实验为序批式实验,以Ⅰ号、Ⅱ号发酵液为碳源,采用梯度提高硝氮的方式,培养高效的反硝化细菌,从中选择培养更加快速的发酵液.并采用高通量测序技术分析反硝化细菌的生物群落结构和多样性的变化.结果表明,Ⅱ号发酵液能够在第11 d便实现高效反硝化细菌[300 mg·(L·h)-1]的快速培养,比Ⅰ号发酵液提前了17 d,同时,高效反硝化细菌系统对氨氮和总磷有一定的去除效果,最大去除速率分别为34.43 mg·(L·h)-1和2.98mg·(L·h)-1.高通量测序分析结果表明,污泥经过驯化培养,物种丰度和多样性降低,但发挥反硝化作用的优势菌群的类别和比例得到增大;细菌的组成及数量发生了较大的改变,最终发挥高效反硝化作用的核心菌属为Thauera和Pseudomonas.另外,反硝化聚磷菌科(Rhodocyclaceae和Pseudomonadaceae)和异养硝化菌属(Pseudomonas、Alcaligenes、Bacillus和Comamonas)的存在,验证了系统对氨氮和总磷的去除能力.     

长江口邻近海域夏季沉积物硝化细菌与硝化作用

2006年6月在长江口邻近海域选择了8个站位,分别采用荧光原位杂交(FISH)法和乙炔抑制法进行现场模拟培养,研究了硝化细菌数量与硝化反应速率分布规律及其环境效应.结果表明,该海域表层沉积物中的硝化细菌数量(以湿重计)在1.87×105~3.53×105个/g之间,并表现出一定的耐盐性.硝化速率范围为101.3~514.3μmol/(m2.h),其分布有明显的自近岸向外海逐渐降低的趋势,在长江冲淡水和杭州湾口附近海域形成2个高值域.在高盐度海区硝化细菌数量对硝化速率的影响率高达87.7%,是影响硝化反应速率的主要因素.硝化作用每天在该海域转化的无机氮通量为4.68×105kg,消耗的DO通量为6.07×104mol,表明硝化作用是影响长江口邻近海域夏初DIN形态分布和底层DO分布的主要因素之一.     

辐射污染区土壤中耐重金属细菌的分离及其多样性

从新疆辐射污染区采集的40份土样中,通过重金属离子压力富集筛选,获得46株细菌。通过序列比对、聚类分析,确定46株菌中16株为芽孢杆菌属(Bacillus),13株类芽孢杆菌属(Paneibacillus),1株欧文菌属(Erwinia),10株假单孢菌属(Pseudomonas),1株不动杆菌属(Acinetobacter),1株克氏菌属(Kocuria),1株泛菌属(Pantoea),1株沙雷氏菌属(Serrolia),2株链霉菌属(Streptomyces)。通过进一步的重金属耐性分析,结果显示菌株对5种重金属离子的耐受程度总体呈现Pb2+>Zn2+>Co2+>Hg2+>Cu2+的趋势,其中对Pb2+的最大耐受性可达2 100 mg/L,对Zn2+的最大耐受性可达1 200 mg/L,对Co2+的最大耐受性可达1 000 mg/L,对Hg2+的最大耐受性可达500 mg/L,对Cu2+的最大耐受性可达450 mg/L。表明干旱荒漠土壤中具有较丰富的耐重金属细菌属种多样性,为耐辐射微生物在重金属污染治理方面的应用提供理论依据。     

玉门油田污染荒漠土壤石油降解菌多样性

为探索石油污染荒漠土壤石油降解微生物多样性、筛选高效石油降解菌,采用涂布平板法从石油污染荒漠土壤分离具有石油降解能力细菌,采用细菌形态观察和16S rRNA基因序列分析其多样性,并设计特异性引物,对分离细菌降解相关基因进行检测.结果表明,分离的37株细菌分别属于放线菌纲(Actinobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β变形菌纲(Betaproteobacteria)、芽孢杆菌纲(Bacilli)和α变形菌纲(Alphaproteobacteria),分别占35.14%、32.43%、13.51%、13.51%、5.41%,归属于21个属的34个种类.优势菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、微球菌属(Micrococcus)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、无色杆菌属(Achromobacter)和葡萄球菌属(Staphylococcus),占总数的51.35%,其中有36株细菌能以石油为唯一碳源稳定生长,对原油有明显的降解能力.在石油质量浓度为1 500 mg/L的基础培养基中,菌株YM43在培养7 d后对石油的降解率达55.47%,另有8株细菌的降解率不低于30.55%,11株细菌的降解率介于10.05%~28.37%,18株细菌的降解率不高于8.05%. PCR检测表明,有25株细菌含有烷烃单加氧酶基因,6株含芳烃双加氧酶基因,6株含联苯双加氧酶基因,4株含萘双加氧酶基因,3株含甲苯双加氧酶基因,2株含邻苯二酚双加氧酶基因.研究显示,石油污染荒漠土壤中可培养细菌具有高度多样性,分离的菌株有较强的石油降解能力,其降解功能与所存在的降解基因有关.      

混合脱氮微生物菌群的高密度培养

利用微生物的混合培养技术,研究了好氧条件下同时硝化-反硝化的生物脱氮过程.混合脱氮微生物菌群生长的适宜pH范围为7～10,在5 L发酵罐上探索了实现混合脱氮微生物菌群高密度培养的pH控制策略:发酵前期补酸控制pH≤8,发酵中后期不控制pH值,可缩短菌体的生长周期,提高菌体的氨氮降解速率,细胞质量浓度达3.9 g/L,比自然pH条件下提高了62.5%.并在10 L发酵罐上作进一步的培养,验证了其pH控制策略的可行性.通过分批补加(NH2)2SO₄使菌浓进一步提高了15.4%,最终细胞干重为4.5 g/L.      

高效反硝化菌和包埋填料性能及微生物群落分析

为考察高效反硝化细菌及其包埋填料对低温、低底物浓度的适应性和恢复性,实验采用2个条件(适宜、不利)、3个阶段(D_1、D_2、D_3),探究二者的反硝化能力,即:将初始适宜条件下培养的高效反硝化细菌[300 mg·(L·h)~(-1)]置于不利条件下运行(D_1),反硝化性能稳定后将其包埋,仍置于不利条件下运行(D_2),90 d后恢复到适宜条件(D_3).结果表明分别经过17d和16 d的运行,反硝化细菌和包埋填料在D_1、D_2阶段的速率最终稳定在5.4 mg·(L·h)~(-1)、4.8 mg·(L·h)~(-1),说明细菌及其包埋填料能够适应低温、低底物的不利条件;在D_3阶段发现,经过12 d运行填料的反硝化速率就可达到300mg·(L·h)~(-1),表明其具有快速的自我恢复能力.利用扫描电镜分析包埋填料的内外结构,发现其内外结构均利于细菌生长代谢和传质.高通量测序分析结果表明,D_2阶段的优势菌属仍为具有反硝化功能的Pseudomonas、Thauera、Gelidibacter,因而证明了细菌在不利条件的适应性;D_3阶段包埋填料的优势菌属Thauera、Petrimonas、Pseudomonas,与初始适宜条件下培养的高效反硝化细菌的优势菌属完全相同,这也充分证明了细菌包埋填料具有良好的恢复能力.     

序批式生物反应器填埋场脱氮微生物多样性分析

为探究序批式生物反应器填埋场脱氮过程中的微生物作用机制,本研究采用建立脱氮功能基因(amoA、nosZ)克隆文库及PCR-RFLP技术对序批式生物反应器填埋场垃圾稳定化后期的主要脱氮功能微生物多样性进行分析.结果表明,矿化垃圾反应器中检测到的氨氧化细菌存在高度多样性,大部分为未知类群,且均为不可培养菌或未经分离获得的细菌,经系统发育树分析系统内氨氧化细菌以β-变形菌门中的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)为主;新鲜垃圾反应器中反硝化细菌种群丰富,主要有β-变形菌纲中的陶厄氏菌属(Thauera)和硫杆菌属(Thiobacillus).Thauera属在好氧条件下具有反硝化特性,Thiobacillus属中的脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)是一种硫自养反硝化菌,可见新鲜垃圾单元稳定化后期以好氧反硝化和自养反硝化的脱氮途径为主.此外文库中检测到的一部分反硝化细菌可能归属于α-变形菌纲的慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae).     

蠡河底泥中反硝化复合菌群富集及菌群结构研究

从无锡市滨湖区蠡河底泥中富集培养反硝化复合菌群,研究其在不同富集培养阶段TN、NO-3-N、NO-2-N、NH+4-N和COD动态变化,分析反硝化过程中气体释放总量、释放速率和成分,通过构建全长16S r DNA克隆文库研究其菌落结构.结果表明,反硝化复合菌群富集在阶段4时脱氮效果最佳,仅在9 h内,330 mg·L-1的TN负荷下,TN去除率达90.9%,NO-3-N去除率达100%,中间产物NO-2-N和NH+4-N积累量最少,分别为3.39 mg·L-1和16.64 mg·L-1,COD去除率达85%;释放气体260m L,气体主要成分为N2,同时还有少量的CH4和CO2等.富集培养反硝化复合菌群细菌属于Pseudomonadaceae科和Rhodocyclaceae科,为Proteobacteria门,OUT丰度分别为57.8%和31.6%,Pseudomonadaceae科是优势类群.     

1株脱氮除磷菌的筛选及其特性研究

采用YG培养基,结合蓝白斑筛选、异染粒染色及好氧除磷能力检测等实验,从城市生活污水处理厂好氧生化池的活性污泥中分离出7株好氧除磷菌;再经硝酸盐还原产气和缺氧培养实验,筛选出1株高效脱氮除磷菌;通过16S rRNA基因同源性比较和生理生化鉴定,初步将其鉴定为Pseudomonas grimontii,命名为C18.菌株C18在好氧培养24h后,培养基中上清液磷浓度从38.7mg/L降低到2.28mg/L,除磷率达94.1%.C18在缺氧培养24h后,培养基中上清液磷浓度从44.5mg/L降低到5.21mg/L,除磷率达88.3%;上清液硝酸盐氮浓度从184.2mg/L降低到30.6mg/L,脱氮率达83.4%.菌株C18最适脱氮除磷温度为30℃;最适脱氮除磷pH为7.5.