亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌形态及多样性研究

采用电镜观察和分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法对亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺中的细菌进行了形态和多样性研究,从16S rDNA克隆文库中随机挑选60(61)个克隆子进行序列测定(约500bp),对测序结果进行BLAST比对和系统发育分析.结果表明,亚硝化段内的细菌主要为球状和椭球状的氨氧化细菌,以亚硝酸氮作为进水基质时,电化学反硝化生物段内细菌主要为短杆状和椭球状的脱氮菌.亚硝化/电化学生物反硝化脱氮系统中蕴藏着特有的微生物新资源.亚硝化段细菌类群的优势顺序为β-Proteobacteria类群(60.00%)、Bacteroidetes类群(28.33%)和Chloroflexi类群(11.67%).当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(429～543mg.L-1)和氨氮(412～525mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria(78.33%)类群和ε-Proteobacteria类群(21.67%);当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(519～578mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria类群(81.97%)、ε-Proteobacteria(16.39%)类群和γ-Proteobacteria类群(1.64%);优势类群变化不大,但每种类群中细菌的种类和数量变化较大,这主要是由进水基质变化导致.     

红树林湿地中好氧-厌氧反硝化菌脱氮特性及其种群结构分析

随着沿岸水体氮素富营养化的加剧,生物脱氮作用越来越受重视,位于海陆交界的湿地红树林生态系统作为一个自然脱氮体系备受关注.本研究以典型亚热带湿地红树林(香港Mai Po)作为对象,结合传统的富集筛选和分子生物学方法--建立nosZ基因克隆文库和RFLP分析技术对红树林沉积物中反硝化细菌脱氮能力、种群结构和丰度进行研究.从Mai Po红树林沉积物中共筛选到12株好氧反硝化菌和8株厌氧反硝化菌,其中好氧反硝化菌包括Pseudomonas(4株)、Comamonas(2株)和Acinetobacter(2株)等7个菌属,厌氧反硝化菌属于Pseudomonas、Agrobacterium和Uncultured Betaproteobacteria bacterium(2株)等7个菌属.筛选到的好氧和厌氧反硝化菌均具有较高的脱氮能力,大部分在2d内NO3--N去除率达到98%以上.建立Mai Po红树林湿地反硝化细菌的nosZ基因克隆文库的结果表明,反硝化细菌的50个克隆子中有26个克隆子分属于11个未知类群,其余克隆子属于Pennisetum类群(26%),β-proteobacterium类群(10%),Entandrophragma类群(4%),Pseudomonas类群(4%)和denitrifying bacterium类群(4%).可见Mai Po红树林中反硝化细菌具有很高的生物多样性.     

雄安新区-白洋淀冬季冰封期水体好氧反硝化菌群落空间分布特征及驱动因素

为了定向精准地完成适于白洋淀低温期水体水质的好氧反硝化菌的筛选和分离,本文结合水质调查和好氧反硝化功能基因(napA)高通量测序技术,进行了水体水质、微生物群落α多样性、β多样性分析以及微生物网络分析.结果表明,该时期白洋淀不同采样点的水体水质存在显著差异,入淀河口区的氮素最高;各采样点α多样性存在显著差异(P0.05),藻苲淀(ZZD)和瀑河(BH)的菌群丰富度和多样性最低;与此同时,该时期水体的OTU主要属于变形菌门(Protebacteria)中的α-Proteobacteria纲、β-Proteobacteria纲和γ-Proteobacteria纲;韦恩图分析(Venn)表明各采样点水体好氧反硝化菌群组成存在明显差异;膨胀因子分析(VIF)和RDA分析显示,温度、溶解氧、氨氮、硝氮、溶解性总磷以及氧化还原电位是影响菌群组成的主要环境因子;网络分析表明,该时期微生物网络中物种间以共生关系为主;Mantel test分析得出温度、氧化还原电位、硝氮、氨氮、溶解性总磷以及铁锰是影响模块群落结构演变的关键环境因子.综上可知,基于好氧反硝化功能基因(napA)进行高通量测序来研究白洋淀冬季冰封期水体好氧反硝化菌群落特征和环境驱动因素可行,为实现适于该时期水体水质的好氧反硝化菌"定向-精准-高效"的筛选提供技术支撑.     

16S rDNA克隆文库分析高含盐生物脱硫系统细菌多样性

采用分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法研究连续运行1 a的生物脱硫反应器中细菌的多样性.从16S rDNA克隆文库中随机挑选40个克隆子进行序列测定(约1 400 bp),对测序结果进行了Blast对比.结果表明,脱硫系统中存在比例较高的优势菌种,有33个克隆子分属于3个不同的细菌类群,1个克隆子属于未知类群,优势细菌类群为Proteobacteria类群(变形菌类群),占85.3%.细菌类群优势顺序为:γ-Proteobacteria类群(55.9%),β-Proteobacteria类群(17.6%),Actinobacteridae类群(8.8%),δ-Proteobacteria(5.9%),α-Proteobacteria(5.9%),Sphingobacteria(2.9%).其中盐生硫杆菌属的Halothiobacillus sp. ST15和硫杆菌属的Thiobacillus sp.UAM-I是系统中的主要脱硫细菌.     

3DBER-S反硝化脱氮性能及其菌群特征

针对污水处理厂尾水TN去除问题,采用16S rDNA克隆文库法,探究了3DBER-S(三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺)的强化脱氮机制及其菌群特征. 结果表明,I(电流)和HRT(水力停留时间)对3DEBR-S中氢自养和硫自养反硝化作用所占比例的影响较大,但对脱氮效率影响不显著. 当进水C/N〔ρ(COD_Cr)/ρ(TN)〕为1、ρ(NO₃--N)为35 mg/L、I为300 mA、HRT为4 h时,NO₃--N和TN去除率可分别稳定在80%和74%以上. 16S rDNA克隆文库结果显示,反应器中β变形菌纲为优势菌群,占47.89%〔以OUT(操作单元)计〕. 在β变形菌纲中,与具有反硝化功能的陶厄氏菌属(Thauera)相似的细菌所占比例最大,为52.94%;与可分别利用硫和氢为电子供体进行反硝化脱氮的硫杆菌属(Thiobacillus)和食酸菌属(Acidovorax)相似的细菌分别占17.65%和14.71%. 3DBER-S中存在异养联合氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,可为反硝化脱氮提供充足的电子供体,节约了有机碳源消耗,并保证了稳定高效的脱氮效果.      

厌氧氨氧化耦合脱氮系统中反硝化细菌研究

采用聚合酶链式反应、分子克隆等分子生物学方法,通过构建nirS克隆文库研究了厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮系统中的反硝化微生物.进行同源性分析和系统发育树构建,结果表明,从nirS克隆文库中随机挑选的100个克隆子中有51个阳性克隆子,共分为12个操作单元.经比对发现这些微生物主要为变形菌门细菌和未知菌类,其中β-proteobacteria占据绝对优势且有较多种类,少部分属于 γ-proteobacteria.     

白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌垂向分布特征及群落构建

为了探究白洋淀冬季沉积物好氧反硝化菌群落垂向分布特征、关键物种和群落构建过程,结合好氧反硝化功能基因（napA）高通量测序技术,进行了微生物多样性分析、物种差异分析、关键物种识别和群落构建过程研究.结果表明,该时期白洋淀沉积物高通量测序得到13 845个OTUs,共分为10个门类,其中第一大门类为变形菌门,达到29.03%～94.46%,从表层到底层呈下降趋势;占比前二的纲为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;占比前三的属为Cupriavidus、Aeromonas和Thauera.微生物α多样性显示垂向分组间表层沉积物Chao1指数最大为3 327.67±621.28,明显高于底层（2 193.96±455.57）;中层沉积物Simpson指数最大为0.97±0.013,明显高于表层（0.94±0.029）.主成分分析和Venn图显示表层和底层间差异性最显著,Adonis分析表明垂向间存在极其显著差异（P<0.001）;随机森林分析和网络分析的关键物种有交叉相同的物种（Bordetella）,但差异贡献程度最高的物种不同,分别为Ferrimona...     

16S rDNA克隆文库方法分析好氧颗粒污泥细菌组成

采用构建16S rDNA克隆文库方法对好氧颗粒污泥的细菌种群多样性进行研究. 随机测定了82个克隆子序列(700 bp),Blast比对结果表明,好氧颗粒污泥中微生物群落具有高度多样性,可分为7个主要类群,其中,β变形菌(β-Proteobacteria)类群和鞘脂杆菌(Sphingobacteria)类群在文库中所占比例最大,分别为34.16%和30.50%;其次是Candidate division TM7类群、黄杆菌(Flavobacteria)类群和γ变形菌(γ-Proteobacteria)类群,分别为9.76%,7.32%和7.32%;放线菌(Actinobacteria)类群和α变形菌(α-Proteobacteria)类群所占比例相对较小,分别为4.88%和1.22%. 序列分析结果表明,好氧颗粒污泥中不仅含有对好氧颗粒污泥形成和稳定运行具有重要作用的食酸菌属(Acidovorax)细菌、假单胞菌(Pseudomonas)等细菌,还含有对CODCr和氨氮具有很好去除能力的Micropruina glycogenica,丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)等细菌.      

16SrDNA克隆文库方法分析MDAT-IAT同步脱氮除磷系统细菌多样性研究

采用分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法对高效同步脱氮除磷系统MDAT-IAT(modified demand aerationtank-intermit aerationtank)的IAT池中的细菌进行了多样性研究.从16S rDNA克隆文库中随机挑选59个克隆子进行序列测定(约500bp),对测序结果进行了BLAST比对.结果表明,MDAT-IAT系统中IAT池的细菌群落具有高度多样性,有55个克隆子分属6个不同的细菌类群,3个克隆子属于未知类群,优势细菌类群为Proteobacteria类群(变形菌类群),占55.17%;细菌类群优势顺序为γ-Proteobacteria类群(34.48%)、Bacteroidetes类群(似杆菌类群,20.69%)、β-Proteobacteria类群(12.07%)、Candidate division TM7类群(12.07%)、α-Proteobacteria类群(5.17%)、δ-Proteobacteria类群(3.45%)、Firmicutes类群(厚壁菌类群,3.45%)、Candidate division OP11类群(1.72%)、Planctomycetes类群(浮霉状菌类群,1.72%).用clustalx软件从测序的58个克隆子中选出32个OTU进行系统发育分析,同样表明IAT池的细菌多样性较强.     

一株好氧反硝化菌的鉴定及反硝化特性研究

从湖北某纺织厂废水生化处理池中分离得到1株好氧反硝化细菌HS-N2,并对其反硝化能力进行了研究。结果表明,HS-N2在能有效去除培养基中的硝酸盐氮。在好氧条件下,30℃培养24h,能将10mmol/L硝酸盐氮去除95%以上;在兼性厌氧条件下,24h的脱氮率达到85%。研究了该菌株的好氧反硝化特性。结果表明:其反硝化最适温度和pH分别为30℃和7.0。设计特异性引物,扩增HS-N2菌株的16SrDNA并测序,运用Blast比对构建了进化树,发现该菌与肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)的同源性高达100%。结合形态观察和生理生化鉴定,初步鉴定该菌属于沙门氏菌属(Salmonella),命名为Salmonella sp.HS-N2。目前关于沙门氏菌属具有反硝化能力的菌株鲜有报道。     

鄱阳湖水体细菌群落组成及遗传多样性

利用建立细菌16S rRNA基因文库和限制性内切酶长度多态性(RFLP)分析的方法,对鄱阳湖南、北湖区水体的细菌多样性进行了研究. 结果表明,鄱阳湖水体细菌多样性较高,且南湖区2007年水体的细菌多样性明显高于其2006年水体和北湖区水体. 主要细菌组成分析表明,鄱阳湖水体中的349个阳性克隆代表的167种基因型分别属于十大细菌类群,变形菌门(Proteobacteria)在4个克隆文库中占据了47%～81%,数量极其丰富,尤其是亚型的β-变形菌为优势菌群; 拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)也广泛分布,且有2.9%～17.1%的克隆数属于未分类细菌. 研究结果进一步提示鄱阳湖水体有一定程度的富营养化.      

垃圾填埋场中真细菌群落16S rRNA基因的分析

回灌式垃圾填埋场渗滤液中真细菌群落的多样性同样通过不依赖于微生物培养的分析而获得。利用特异性的引物对,选择性地扩增渗滤液DNA中的真细菌16S rRNA基因片断(16S rDNA),并用于构建16S rDNA克隆文库。文库内真细菌16S rDNA的遗传多样性通过限制片断长度多态性分析(RFLP,限制性内切酶Hin PII和Msp I)而获得。初步的结果表明,随机选出的200个真细菌克隆子被分为147个不同的RFLP型(组),当中丰度最高的两个型均仅含有9个克隆子,两者共占所有被分析克隆子的不到10%;克隆子数≥2的型共有21个(包括以上2个丰度最高的型),它们共代表74个克隆子,占所有被分析克隆子的37%;而剩下的126个型均只含有1个克隆子,它们共占整个基因文库的63%。由此可见,李坑垃圾渗滤液中的真细菌具有非常复杂的群落结构。     

Bacterial diversity in activated sludge from a consecutively aerated submerged membrane bioreactor treating domestic wastewater

The bacterial diversity of activated sludge from submerged membrane bioreactor (SMBR) was investigated. A 16S rDNA clone library was generated, and 150 clones were screened using restriction fragment length polymorphism (RFLP). Of the screened clones, almost full-length 16S rDNA sequences of 64 clones were sequenced. Phylogenetic tree was constructed with a database containing clone sequences from this study and bacterial rDNA sequences from NCBI for identification purposes. The 90.6% of the clones were a?l...     

石油污染地下水中细菌多样性研究

采集了某废弃炼油厂的石油污染地下水样品,提取水中微生物总DNA,构建细菌16S rDNA克隆文库,并通过16S rDNA序列的系统发育分析,对样品中的细菌种群多样性以及群落结构进行了研究.结果表明,文库中阳性克隆的16S rDNA序列分属10个细菌类群,分别为γ-Proteobacteria(49.1%)、α-Proteobacteria(12.9%)、β-Proteobacteria(11.1%)、Bacteroidetes(9.2%)、Verrucomicrobia(6.7%)、Acidobacteria(2.5%)、δ-Proteobacteria(1.2%)、Actinobacteria(1.2%)、Planctomycetes(0.6%)、Unidentifiedbacteria(5.5%).在这一生态系统中,γ-Proteobacteria类细菌占据主导地位,接近50%,尤其是假单胞菌属(Pseudomonas)微生物在文库中的比例达35.6%.该石油污染地下水样品中细菌与许多其它已知的降解菌亲缘关系较近,如鞘胺醇单胞菌(Sphingomonas)、红球菌(Rhodococcus)和短波单胞菌(B...     

序批式接触氧化反应器中细菌多样性及其功能

采用分子生物学手段,通过构建16S rDNA基因文库,对新型剩余污泥减量化处理系统——序批式生物砾间接触氧化反应器中细菌多样性进行了系统发育分析,并讨论了多种细菌共存对剩余污泥减量化的贡献.共有72个克隆子用于细菌系统发育分析. 结果表明:填料表面附着细菌与孔隙内细菌由变型菌属、噬纤维菌-屈挠杆菌-拟杆菌组(CFB)、硝化杆菌科、低G+C革兰氏阳性细菌、高G+C革兰氏阳性细菌、疣微菌科和绿菌科等七大类细菌组成. 其中,优势菌群分别是以兼具呼吸/发酵代谢方式的β变形菌纲(分别占生物膜和内泥中克隆子总量的18%和35%)和δ变形菌纲,以及以呼吸/发酵为主要代谢方式的CFB(分别占克隆子总量的24%和23%). 多种细菌对剩余污泥减量化的主要功能可归纳为能量解偶联、共代谢作用、生物溶胞作用和慢性生长种群的影响.      

两级动态膜反应器脱氮性能及微生物相互作用

动态膜对跨膜压差要求较低,在保证悬浮物去除效果同时对减少能耗有关键作用。同时,动态膜也可以保护用于低C/N污水脱氮的厌氧氨氧化菌（AMX）。在设置动态膜的A/O工艺中处理低C/N废水,将异养菌和自养菌在A和O池中进行分离,并在O池絮状污泥中富集好氧氨氧化菌（AOB）,生物膜上富集厌氧氨氧化菌（AMX）。反应器在C/N=1情况下,NH₃-N、TN和COD去除率分别为（91.2±7.5）%、（81.0±8.1）%和（86.4±7.5）%。COD主要在A池去除,TN主要在O池去除。重力驱动出水的动态膜运行效果良好,稳定运行下出水ρ（SS）为（12.2±4.5） mg/L。系统利用动态膜和生物膜实现了功能菌之间的空间分离,反硝化菌主要分布在A池（相对丰度约30%）,AOB主要分布在O池中悬浮污泥（相对丰度约5%）,而AMX富集在O池生物膜上（相对丰度>20%）。生态网络分析显示,微生物群落中的正相关关系比例均超过70%,保证了系统的良好性能。可见,PN/A、动态膜及A/O结合工艺可提高不同功能微生物协同作用,在低C/N污水脱氮方面有较好效果,具有良好应用前景。     

Phylogenetic analysis and arsenate reduction effect of the arsenic-reducing bacteria enriched from contaminated soils at an abandoned smelter site

Microbial reduction of As(V)(i.e.,arsenate)plays an important role in arsenic(As)mobilization in aqueous environment.In this study,we investigated As(V)reduction characteristics of the bacteria enriched from the arsenic-contaminated soil at an abandoned smelter site.It was found that As(V)was completely reduced to As(III)(i.e.,arsenite)in 21 h.After 3-d incubation,a yellow solid was precipitated and the concentration of As(III)decreased sharply.After 150 h incubation,ca.65%of soluble arsenic was removed fro...