尾矿硫氧化微生物的分离鉴定与功能验证

尾矿污染是全球备受关注的环境问题之一,其产量大、污染风险高,对环境造成了严重的威胁。尾矿条件下的硫氧化过程会产生氢离子,导致尾矿酸化,进而使得金属污染物活化和迁移,对周边环境造成危害。硫氧化微生物作为硫元素生物地球化学循环的重要参与者,其硫氧化代谢途径是尾矿中硫氧化的主要组成部分。因此,加强对尾矿原位条件下微生物驱动的硫氧化过程的理解尤为重要。然而,目前对尾矿中硫氧化微生物的分离鉴定及其对原位环境的影响仍需进一步探讨和解析。针对这一问题,该文以“世界锑都”锡矿山的尾矿为研究对象,采用平板划线法,在硫氧化条件下对尾矿原位微生物种群进行分离纯化,并结合16S rRNA和硫氧化基因（soxB）序列分析对其进行物种鉴定。同时,构建硫氧化条件微宇宙实验体系,对两株具有硫氧化基因的纯菌进行功能验证。除此以外,通过构建尾矿原位条件模拟实验体系,探究尾矿酸化与硫氧化微生物之间的联系。结果显示,该研究成功得到了两株具有硫氧化基因的纯菌,分别为Methyloversatilis sp. LJY-1和Limnobacter sp.LJY-2。硫氧化实验进一步表明,LJY-1是首次被发现的具有硫氧化功能的Me...     

硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的培养和驯化

为了提高硫自养高氯酸盐和硝酸盐的还原效率,进行了以单质硫(S0)和好氧污泥分别作为电子供体和接种污泥培养驯化硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的过程研究.结果显示,在厌氧条件下采用间歇周期运行的培养方式,高氯酸盐和硝酸盐的初始浓度分别从80 mg/L和40 mg/L逐渐增加到240 mg/L和120 mg/L时,去除率达到99%以上的周期随培养驯化时间的增加而逐渐缩短,从最初的7 d稳定在4 d,高氯酸盐和硝酸盐最终分别被还原为Cl-和N2.由于S0的歧化反应,SO42-的实际产生量高于理论产生量.培养驯化过程中pH在6.5-7.3范围内变化,适合硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌生长、发育和繁殖的条件.PCR-DGGE图谱分析表明随着培养和驯化时间的增加微生物种群数量逐渐减少,污泥微生物群落能够迅速进行优胜劣汰,达到适应环境的目的.培养驯化末期的污泥中β变形杆菌纲处于优势地位,是硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的主要组成部分.因此,经培养驯化的微生物菌群具有较高的高氯酸盐和硝酸盐还原能力,本研究可为水中高氯酸盐和硝酸盐净化技术提供一定的理论依据和技术支持.     

缺氧嗜甲烷古菌研究进展

综述了缺氧嗜甲烷古菌的分布、生态位、形态与代谢特征的新发现,并讨论了其与产甲烷菌的关系.在无氧条件下,缺氧嗜甲烷古菌与硫酸盐还原菌互养,氧化甲烷气体以阻止其进入大气.缺氧嗜甲烷古菌主要分布于深海甲烷渗漏区和冷泉区域,在其他多种缺氧环境中也能发现,由于还未获得纯培养,对这类微生物的生态位知之甚少.其细胞呈球状、杆状,有时聚集成球状集合体或连接形成丝状体.缺氧甲烷氧化可能经过"反甲烷合成"、"甲基合成"等路径.嗜甲烷古菌与产甲烷菌有着较近的亲缘关系,并且存在许多相似点.图1表1参37     

嗜酸微生物生态学与矿物生物浸出技术

综述了嗜酸微生物存在的环境、生态结构和微生物多样性,以及温度、氧对嗜酸微生物的影响.总结了嗜酸微生物群落间存在竞争、捕食、共生、合作等相互作用关系,这对理解矿物的生物浸出具有重要意义.目前对嗜酸微生物生态学的理解主要基于传统的纯菌培养分离技术,但是分子生物学技术的发展提供了更科学的研究手段,将纯菌培养分离技术和分子生物学技术相结合是研究嗜酸微生物生态的有效方法.认为理解嗜酸微生物生态学规律,将有利于开发新的微生物矿物加工技术,我国有必要加强浸矿微生物生态学的研究.表1参24     

西藏东北部热泉水中硫氧化菌的多样性及分布特征

热泉中存在大量的硫氧化菌,而西藏东北部丰富的热泉资源中硫氧化菌的相关研究较少。为探究西藏东北部热泉水中不同类型硫氧化菌(Sulfur-Oxidizing Bacteria,SOB)的多样性、群落结构及其分布特征,采集西藏东北部5个地热区总共13个热泉的地球化学及微生物样品,构建硫氧化基因dsrA和soxB的功能基因克隆文库、q PCR定量分析dsr A和soxB基因丰度,结合水化参数对比分析热泉水中dsrA型SOB和soxB型SOB的群落结构及其分布特征的差异。结果表明,西藏东北部热泉水中的硫氧化菌主要为β变形菌纲(Betaproteobacteria)、α变形菌纲(Alphaproteobacteria)、γ变形菌纲(Gammaproteobacteria)和嗜氢菌纲(Hydrogenophilalia),其中dsr A型SOB和soxB型SOB的优势类群在纲水平上均为Betaproteobacteria,但目水平上则存在差异,即soxB型SOB优势菌目为亚硝化单胞菌目(Nitrosomonadales)(30.0%-91.7%);dsr A型SOB优势菌目为红环菌目(Rhodocy...     

嗜热自养甲烷杆菌的抗逆分子机制

为揭示嗜热厌氧古菌适应极端环境的分子机理,分别在不同温度(50℃,60℃,65℃和70℃)培养嗜热自养甲烷杆菌,利用Real-time RT-PCR研究其二硫键异构酶(mtPDI)mRNA的表达情况.结果显示,mtPDI mRNA在上述情况下都有表达,但当温度偏离菌体最适生长温度(65℃),表达量会提高,在50℃和70...     

青海湖嗜盐菌的分离与优势菌株QHL5的特性

采用高盐选择性培养基从20份青海湖水样中筛选分离获得35株青海湖嗜盐微生物.耐盐梯度实验分析表明:水体中以中度嗜盐菌为主,约占65.7%;弱嗜盐菌次之,约占25.7%;非嗜盐菌与耐盐菌相对较少,约占8.5%.其中优势菌QHL5的生长盐度耐受范围为0.04～3.0 mol/L,最适生长范围为0.3～0.9 mol/L,隶属于中度嗜盐菌.菌体形态和生长特性分析表明:QHL5菌落大小为4～6 mm,圆形或椭圆形,边缘整齐厚实,乳白色,中间微隆起,不透明,革兰氏染色阴性.显微形态呈杆状,最适生长pH为8.5～9.5,最适生长温度为35℃.生理生化、16S rRNA的全序列Blast和系统发育分析表明:QHL5菌株分类定位于γ变形菌纲海洋螺菌目盐单胞菌属樊氏盐单胞菌(Halomonas ventosae).通过80%乙醇法抽提胞内相溶物质,采用TLC法检测出该菌积聚四氢嘧啶.     

一株嗜酸硫单质还原菌的分离鉴定及其在酸性重金属废水处理中的作用

采用Hungate厌氧滚管法,从酸性重金属废水中筛选了1株嗜酸性的硫单质还原菌NAU-16.经形态学和16S r DNA基因序列分析鉴定为脱硫菌属硫磺细菌种Desulfurella amilsii.研究了其在不同温度(20—60℃)、p H(1.0—7.0)和碳源(乙酸、丙醇、乳酸、葡萄糖、丙三醇、丙酮酸)条件下的生长特性,并通过序批式厌氧瓶培养考察了该菌株对污泥生物沥浸酸液中Zn~(~(2+))、Cu~(~(2+))、Ni~(~(2+))的去除效果.结果表明,菌株NAU-16最适生长温度为35—45℃,可在p H值3.0—7.0范围内较好生长,能利用乙酸、葡萄糖作为电子供体和碳源.同时,Desulfurella amilsii NAU-16介导的生物硫单质还原可有效处理含Zn~(~(2+))、Cu~(~(2+))、Ni~(~(2+))的污泥生物沥浸酸液.对于初始p H 3.0—4.0的沥浸液,处理12 d,Zn~(~(2+))、Cu~(~(2+))的去除率达99%以上,Ni~(~(2+))的去除率90%—99%.上述研究结果为酸性重金属废水生物处理提供了一种新途径.     

超嗜热神袍菌介导的碳水化合物转化

超嗜热神袍菌生活在高温海洋环境或地下油田,最适生长温度为76-82℃,是分解和代谢复杂多糖能力最强、生长温度最高的以H2、CO2、乙酸为主要代谢产物的细菌.本文以海栖热袍菌为例对超嗜热神袍菌介导的碳水化合物转化进行综述.超嗜热神袍菌具有多重的碳代谢中心途径以及高活性的能量代谢和发酵途径,显现出极强的碳水化合物转化能力.超嗜热神袍菌能够分解和利用各种多聚糖,海栖热袍菌基因组中与糖和多糖的代谢有关的编码基因占7%,会产生各种海藻水解酶、纤维素酶、淀粉酶、果胶裂解酶和半纤维素酶等,这种完善的多聚糖水解酶系能够使超嗜热神袍菌对其生态环境可能出现的各种复杂碳水化合物进行水解和利用.通过研究超嗜热神袍菌在极端高温下迅速转化难降解多糖为发酵产物的机理,可以为生物质的综合利用提供必要的理论支持,而其产生的具有热稳定性和高活性的酶在工业生产中具有巨大的应用潜力.     

青岛东风盐场中极端嗜盐古细菌的特性

从青岛东风盐场分离到3株嗜盐古细菌（编号：ZDA－1,ZDA－2和ZDA－5）,细胞为多形态杆状（0．7～15μm×2．0～50μm）,最适生长NaCl浓度为3．4mol／L,含有甘油二醚脂,类胡萝卜素色素和极性脂TGD－2（三糖基二醚脂）,x（C＋C）分别为63．7％,62．7％,和64．3％,据此,这3株菌可归入嗜盐小盒苗属（Hchoarcula）;但它们不水解淀粉,明胶不液化,不水解酪蛋白等生理生化特性不同于该属中现已正式承认的两个种,因此,本工作分离的3株菌可能是嗜盐小盒菌属一个新种.     

高效液相色谱检测青海湖嗜盐菌胞内积聚的相溶物质四氢嘧啶

从20份青海湖水样中,分离获得了35株中度嗜盐菌株.耐盐梯度实验表明:水体中以中度嗜盐菌为主,约占65.7%;弱嗜盐菌次之,约占25.7%;非嗜盐菌与耐盐菌相对较少,约占8.5%.采用80%乙醇法抽提中度嗜盐菌胞内的Ectoine,利用TLC和HPLC分析,结果表明:青海湖中度嗜盐菌中,大多数胞内积聚相溶物质Ectoine;在最适生长盐度下,中度嗜盐菌QHL1、QHL5、QHL10、QHL26和QHL28的胞内Ectoine含量分别为258.6μg·mL-1、325.47μg·mL-1、208.8μg·mL-1、292.31μg·mL-1和295.13μg·mL-1,以此初步获得5株具有Ectoine高产潜力的野生菌株.     

德氏假单胞R-8菌脱硫的“硫饥饿”诱导机理

以专一性脱硫菌德氏假单胞菌(Pseudomonas delafieldii)R-8为出发菌株,构建了含有重组质粒pRT-D的重组菌株R-8-D.在不同硫酸盐浓度条件下,研究了R-8和R-8-D脱硫的"硫饥饿"诱导机理.结果表明,在充足的Na2SO4(＞0.023 mmol L-1)条件下,R-8菌首先利用硫酸盐生长,脱硫酶的合成受阻遏,DBT不被利用,而R-8菌处于"硫饥饿"状态(Na2SO4浓度≤0.023 mmol L-1)时,诱导了脱硫酶的合成,能利用DBT生长;Na2SO4在临界浓度以上时,R-8-D菌阻遏了脱硫基因的报告基因lacZ的表达,低于临界浓度时不抑制lacZ表达.本实验结果从细胞和分子水平上证实了R-8菌脱硫属"硫饥饿"诱导类型,并首次确定了脱硫微生物"硫饥饿"诱导的硫酸盐临界浓度为0.023 mmol L-1,为构建高活性的、不受硫酸盐抑制的脱硫工程菌提供了理论依据和技术支持.图10表1参14     

生物除硫理论与技术研究进展

现今含硫废水、废气的处理并没有得到应有的重视,使得技术发展缓慢。以往通常采用物化方法,这种处理方式不仅投资量大,而且对含硫有害物质的去除并不彻底,而生物方法与物化方法相比,在投资和环保效益方面都有相当积极的作用。文章从硫的生物循环入手,分别介绍了生物除硫的机理和影响因素;描述了下水道中的生物硫循环,提出抑制其中H2S气体释放的经验模型及具体措施。在对厌氧消化系统中硫酸盐还原菌的研究中发现:ρ(COD)/ρ(SO42-)比、碳源、pH值等各影响因素相互作用,共同决定厌氧消化系统中硫酸盐还原菌、产甲烷菌和产酸菌三者之间的抑制及共生关系;无论三者之间的关系如何变化,只要底物中含有一定量的硫酸根,它们必然共同存在于厌氧系统中,并产生硫化氢气体,造成污染。在反硫化细菌的研究中得出:当污水中同时含有硫化物和硝酸根,缺氧条件下,必然产生反硝化除硫的生物代谢过程。利用这一过程,不但能够在无需碳源的条件下有效去除硝酸根,节约的碳源可以用于消化产能;而且能够减少游离硫化氢的排放,或直接以含硫化氢的废气作为硫源。而抑制下水道中硫化氢气体释放的主要手段包括:降低水的紊流程度,增加入流污水的碱度,向下水道内充氧,改善通风环境。文章最后结合理论,介绍了部分用于含硫污水、尾气的生物除硫工艺,并提出了日后的研究方向。     

一株新的反硝化短程除硫菌的鉴定及主要培养因素筛选

依据反硝化除硫原理,以味精废水污泥为种泥,利用全混流反应器富集并分离出同步反硝化短程除硫菌(SNBI),采用传统与现代分子生物学相结合的手段对其鉴定,以确定其分类地位;同时对SNB1的主要培养因素(营养和环境)进行筛选.结果表明:SNB1的形态特征及生理生化指标与Thauera selenatis最相似,同源性达99.0%,属短杆菌属,尚无中文命名;生理生化指标、富集条件及富集过程物料平衡显示SNB1是一株兼性厌氧反硝化除硫菌;培养SNB1的最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为蛋白胨,最佳培养温度为35℃,最适宜pH范围为7～9;最佳条件培养时,OD_(650)和对数细菌数量(CFU)呈直线相关,相关系数R~2=0.981.     

一株中度嗜盐硫酸盐还原菌的分离及生理特性研究

本文从四川自贡盐厂卤水污泥中，分离出一株中度嗜盐硫酸盐还原菌。菌体为短杆状，０．９－１．１×２．０－２．５μｍ，革兰氏染色阴性，形成芽孢，不含脱硫孤菌素。固体培养基上无Ｆｅ２＋时，菌落为半透明状；有Ｆｅ２＋时菌落为黑色，直径为１－３ｍｍ。利用乳酸盐作为碳源，利用乙酸盐时必须添加生长因子。能在５％－２５％（Ｗ／Ｖ）Ｎａｃｌ浓度范围内生长，最适生长浓度为９％－１３％（Ｗ／Ｖ）。最适生长温度为３５℃。最适生长ｐＨ值为７．０．根据形态和生理生化特征，该菌为脱硫肠状菌属，但与该属已报导的硫酸盐还原菌在嗜盐、碳源利用、最适生长温度以及其它一些特征上均有不同，因此可能是个新种。该菌是目前已报道的嗜盐浓度最高的硫酸盐还原菌。     

嗜盐光合细菌的分离鉴定及其营养成分分析

从大连海岸的海泥中分离到 4株海洋光合细菌 :菌株C4 10、菌株DS2、菌株E3 和E4,它们都能在厌氧光照下营光异养生长 ,菌株C4 10还能够利用还原性硫化物营光自养生长 .依菌对NaCl的需求 ,菌株C4 10、DS2归属于嗜盐光合细菌 ,菌株E3 和E4属于耐盐光合细菌 .根据形态和培养特征、生理生化特征、光合作用内膜结构、泛醌组成、(G +C)的摩尔百分比等指标 ,菌株C4 10鉴定为Rhodovulumsulfidophilus (嗜硫小红卵菌 )、菌株DS2鉴定为Rhodobiummarinum (海红菌 )、菌株E3 和E4鉴定为Rhodobacterazotoformans.4株菌的营养成分分析表明 ,它们的细胞的最大生长量为 4× 10 9mL-1.粗蛋白含量占细胞干重的 5 5 %左右 ,菌株DS2高达 6 4 .2 % .4菌株所含氨基酸种类齐全 ,特别具备人和动物所必需的氨基酸 .4株菌均含有辅酶Q10和类胡萝卜素 .其中菌株C4 10的类葫萝卜素含量最高 .图 1表 6参 14     

嗜热子囊菌光孢变种内切葡聚糖酶Ⅰ基因在毕赤酵母中的表达及部分酶学性质

嗜热子囊菌是一种嗜热真菌,可以产生具有很高工业价值的内切葡聚糖酶.本研究成功表达了嗜热子囊菌内切葡聚糖酶Ⅰ基凶,并获得热稳定的重组内切葡聚糖酶.提取嗜热子囊菌光孢变种(Thermoascus aurantiacus var.levisporus)总RNA,通过RT-PCR方法克隆出内切-β-葡聚糖酶eg1基因的成熟肽编码序列.采用基因重组的方法构建该基因的巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris分泌型表达载体pPIC9K-eg1,经线性化后采用电穿孔法将其导入毕赤酵母GS115中,大量筛选后获得高效表达内切葡聚糖酶Ⅰ的毕赤酵母工程菌株GpN24.该菌株采用甲醇诱导120 h后,内切葡聚糖酶Ⅰ的活力可达570.7 U/mL,最适温度为55℃,在90℃的条件下保温30 min后仍具有60%的酶活力;最适pH为5.0,在pH 3.0～5.0的条件下酶活力保持稳定.图6表2参16     

胞外呼吸菌Exiguobacterium sp. PY14的分离鉴定及其异化铁还原特性

胞外呼吸菌广泛分布于自然生境中,是驱动铁等元素地球化学循环的重要因素,已成为各种有机污染物降解和重金属污染去除的研究热点.为了挖掘具有环境修复应用前景的胞外呼吸菌,从鄱阳湖湿地土壤中筛选具有胞外异化铁还原能力的菌株,通过形态、生理生化和遗传分析进行菌种鉴定,并对其最优生长条件、异化铁还原特性及胞外电子传递机制进行研究.结果显示,分离得到的菌株PY14具有较高的异化铁还原能力,细菌形态、生理生化特征及16S rRNA基因系统发育分析鉴定其为革兰氏阳性的微小杆菌属（Exiguobacterium）;具有嗜碱耐盐生长特性,最适生长pH值为8.0,在NaCl浓度高达50g/L条件下生长良好;能够利用葡萄糖、丙酮酸、乙酸和乳酸等多种小分子碳源（电子供体）进行厌氧呼吸,5 d内5 mmol/L水铁矿的还原率高达80%,添加电子穿梭（蒽醌-2,6-二磺酸盐）可显著增强其异化还原水铁矿、针铁矿和赤铁矿的速率;可通过自身分泌腐殖酸类电子穿梭体实现介导异化铁还原过程.本研究获得了一株有望在盐碱土壤或水体等环境中高效驱动铁还原的胞外呼吸菌,为进一步认识革兰氏阳性细菌胞外电子传递机制提供新依据.（图8表1参4...     

嗜碱菌A4-10碱性纤维素酶产生条件及性质的初步研究

从４８ 份土壤和天然碱湖样品分离出能产生胞外碱性纤维素酶的嗜碱细菌１３５ 株,其中７ 株菌产酶活力大于３ Ｕ／ｍＬ,菌株Ａ４１０ 经条件试验后酶活力达２１ Ｕ／ｍＬ,该菌产生碱性纤维素酶最适培养温度为３４ ℃,最适碳源为ＣＭＣＮａ,最适氮源为复合蛋白胨和酵母粉,该酶的最适反应温度５５ ℃,最适反应ｐＨ９．０ ．     

电子穿梭体及其介导的环境与地球化学过程研究进展

电子穿梭体是一类可通过自身氧化还原介导电子转移的化学物质的统称.在地球表层系统中,电子穿梭体可加速微生物向细胞外部进行的电子传递,参与矿物的微生物还原,驱动碳、氮、硫元素循环,并偶联有机污染物降解和重金属迁移转化.电子穿梭在自然界中存在广泛,对于元素循环、污染物环境行为以及微生物的生存行为影响深远,具有重要的环境地球化...