六价铬细菌还原的分子机制研究进展

工业化进程中铬(Cr)的广泛使用造成了严重的环境污染,其中Cr(Ⅵ)由于具有致癌、致畸变作用以及极强的水相迁移性使其成为Cr污染的主要形式,而Cr(Ⅲ)在环境中易形成沉淀且毒性较小,因此将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)被认为是一种有效的Cr(Ⅵ)污染治理策略.Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)可以通过化学反应或微生物转化,其中细菌介导的Cr(Ⅵ)还原是一种极具潜力的铬污染修复方式,具有反应温和、能耗低且无二次污染等特点,因此其还原过程的分子机制受到了越来越多的关注.本文总结了已发现的Cr(Ⅵ)还原细菌种类以及在污染治理中的应用,并详细阐述了Cr(Ⅵ)还原的分子途径和具体的功能蛋白,逐级深入的展示了目前已研究的Cr(Ⅵ)细菌还原的分子机制,对目前该领域存在的科学问题及未来的发展方向进行了归纳和总结.     

石油污染对场地中细菌群落的影响及其反馈机制

石油污染场地细菌群落的组成与分布差异性较大,且受多种因素影响.石油污染过程如何驱动场地中细菌群落变化仍然不明确,石油污染场地的细菌群落组装过程仍待研究.为了探明石油污染场地细菌群落结构及其与污染物之间的关系,以甘肃省某石化场地为研究区域,调查了油泥、石油污染土壤、未污染土壤及受污染含水层中沉积物的石油浓度、细菌群落结构多样性及其群落组装过程.结果表明:在好氧环境下,高石油浓度的油泥环境可以选择出具有降解石油能力的基因型（alkB基因和nah基因）,油泥环境中好氧降解基因拷贝数高达107 copies/g;而在含水层沉积物等厌氧环境下,好氧降解石油的基因拷贝数仅为106 copies/g,ass和bamA等厌氧降解基因也没有在厌氧环境中得到高效表达.石油污染土壤后,细菌群落的α-多样性降低,且与石油浓度呈显著负相关（P < 0.05）.与未污染土壤相比,油泥和受污染沉积物中细菌群落α-多样性降低了50%左右,而石油污染土壤中细菌群落的α-多样性降低了大约33%.在油泥、石油污染土壤和未污染土壤等地表环境中,群落组装主要受多样化和漂变等随机性过程主导,而与污染程度无关.在受污染含水层沉积物等厌氧环境中,微生物的群落组装主要受环境选择、种间竞争等确定性过程主导.研究显示,石油污染场地中的细菌群落多样性主要受石油浓度驱动,但是其对环境的反馈,例如降解基因的选择、群落组装过程等则需要较高的石油浓度才有所显示.      

现代分子生物技术在废水菌群监测中的应用

荧光原位杂交、DNA指纹等现代分子生物技术在废水治理过程中得到了广泛的应用。对现代分子技术的分类及其在废水菌群监测中的应用进行了简要的论述,并通过各类技术间的比较,提出其潜在的问题及应用前景。     

Modification of Glutamate Receptor Channels: Molecular Mechanisms and Functional Consequences

N  -methyl-d-aspartate (NMDA) types] by phosphorylation and changes in subunit composition. AMPA- and kainate-activated receptors are modulated by adenosine 3, 5-monophosphate (cAMP) dependent protein kinase A (PKA) coupled via D₁ dopamine receptors. An increase in the intracellular concentration of cAMP and protein kinase A potentiates kainate-activated currents in α-motoneurons of the spinal cord by increasing the affinity of the ligand (glutamate) for the phosphorylated receptor protein (GluR6 and 7). The rapid desensitization of AMPA-evoked currents normally observed in horizontal cells of the retina is completely blocked by increasing the intracellular concentration of cAMP. The effects of changes in subunit composition were examined in rat hippocampal neurons. The subunit composition of the NMDA receptor determines the kinetic properties of synaptic currents and can be regulated by the type of innervating neuron. Similar changes also occur during development. An important determinant here is the activity of the system. Dynamic regulation of excitatory receptors by both mechanisms may well be associated with some forms of learning and memory in the mammalian brain.     

低分子有机酸对高浓度锑砷污染土壤的淋洗效率及机理研究

为研究土壤淋洗技术对锑矿区周边高浓度锑(Sb)、砷(As)污染土壤的修复效果,筛选生物降解性能良好的淋洗剂,以广西河池市南丹县某锑矿区周边高浓度Sb、As污染土壤为研究对象,考察了不同低分子有机酸及淋洗条件(浓度、固液比、淋洗时间和淋洗级数)对Sb、As淋洗效率的影响,利用Wenzel连续形态提取法比较淋洗前后土壤中Sb、As形态变化,并结合扫描电子显微镜-X射线能量色散谱(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法初步探索了淋洗去除土壤Sb、As的反应机理.结果表明：由于草酸(oxalic acid,OA)具有较强的酸性及还原性,其对Sb、As的淋洗效率最高,且在最佳淋洗条件下Sb、As淋洗效率分别可达91.18%、97.63%.高浓度污染土壤中Sb、As主要以铁铝氧化物结合态形式存在,占Sb、As总量的70%以上;OA淋洗后,土壤中结合态、残渣态的Sb、As向吸附态Sb、As转化. OA淋洗去除Sb、As的反应机理主要包括三方面：(1) OA的含氧官能团与Sb、As含氧阴离子竞争土壤颗粒中铁(氢)氧化物表面的吸附位点,发生配位交换,从而解吸出Sb、As;(2) OA的有...     

基于溶解性有机物分子指纹特征解析城市河道污染来源与机制

溶解性有机物(DOM)是河道污染物的重要组成部分,是构成黑臭的主要原因.在我国城市黑臭水体治理攻坚新形势下,针对广泛存在的复合污染源信息不明确的难题,进一步从分子层面解析河道DOM成分是深入探究河道污染来源、成因和形成机制,从而实现高效治理的关键环节.以某大型城市的中心城区河道作为研究对象,分别选取了受4个分流制和合流制排水系统的放江污水严重影响的共5个河道断面,应用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)分别对各点位旱天和雨天时的表层水和沉积物样品中DOM分子式、元素组成和群组成分进行全谱解析与数据分析.结果表明：(1)城市河道DOM虽然以CHO和木质素类化合物为主,但人为源有机物(脂肪类和蛋白质类化合物)以及CHOS等杂原子化合物的较高占比揭示了河道受人为污染的现状,同时带来DOC、 TN和NH⁺₄-N的升高;(2) C₁₇H₂₈O₃S和C₁₈H₃₀O₃S等表面活性剂类化合物普遍存在于所有城市河道中,...     

乙草胺、甲胺磷及组合对农田黑土细菌种群生长及多样性的毒性效应

应用传统及分子微生物生态学16S rDNA-PCR DGGE(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)等研究方法,分别对不同浓度乙草胺、甲胺磷及其乙草胺-甲胺磷二元组合胁迫下黑土中细菌活细胞数量(CFU Colony Forming Units)、种群丰富度(Richness)及其结构变化规律进行了研究.结果表明:单因子乙草胺及甲胺磷对细菌CFU产生急性毒性效应,但是长期毒性效应不显著;高浓度乙草胺-甲胺磷的二元组合对细菌CFU产生复合毒性效应,其对细菌CFU的复合抑制率明显高于相应组合中各单因子.乙草胺对可培养自生固氮菌表现出强烈刺激的作用,甲胺磷表现为严重抑制作用;而所有乙草胺-甲胺磷二元组合却对自生固氮菌CFU表现为复合毒性效应,其复合毒性明显高于相应组合中各单因子对自生固氮菌的毒性效应.应用16S rDNA-PCR DGGE技术研究结果显示:乙草胺、甲胺磷及乙草胺-甲胺磷组合不同程度地降低了黑土中细菌种群在分子水平上的丰富度,并使其种群组成和结构均发生了显著变化.     

细菌细胞表面疏水性及在活性污泥中粘附率影响因素研究

以4株小同菌株为对象,研究了培养基类型对细菌细胞表面疏水性的影响,及初始细胞表面疏水性、接触时间等因素与细菌在活性污泥中粘附率的关系.结果表明,培养基类型、培养时间以及菌株的自身特性均会对所培养菌种的表面疏水性产生影响;而初始细胞表面疏水性、接触时间与细菌在活性污泥中的粘附率密切相关.当接触时间较短时(<14 h),初始细胞表面疏水性是影响系统中菌种粘附量的主要因素,且存在某一临界值,当菌种的疏水率低于该值时,菌种粘附量相近,当菌种的疏水率高于该值时,粘附量明显增高,菌种可以迅速粘附到活性污泥中;而当接触时间足够长时(≥38 h),接触时间则成为系统中菌种粘附率的主要影响因素.经预接触,外投高效菌被系统完全吸附后,营养物质的投加或供氧方式的改变均不会引起被吸附菌种的再释放.     

一株产生物表面活性剂菌株的筛选

从被长期受石油污染的特定环境中取样,经富集培养和平板法筛选得到9株乳化性能较好的菌株.采用排油圈法对这9株菌进行表成活性测定,其中菌株SF-6表面活性最强,通过形态观察和部分生理生化试验初步鉴定该菌株为铜绿假单胞菌(Pseudomonas Aeruginosa),其所产生物表面活性物质初步鉴定为鼠李糖脂.     

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。     

1,4-二氯苯降解菌的疏水性及其降解特性研究

从某化工厂的活性污泥中分离纯化得到2株能以1,4-二氯苯为唯一碳源和能源生长的降解菌DEB-2和DEB-3,通过形态特征和生理生化实验初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)。根据细菌在有机相-水相两相体系中的细胞数量研究了DEB-2和DEB-3的表面疏水性以及在不同环境条件下的变化,同时对菌株DEB-2和DEB-3在液体培养条件下降解不同初始浓度的1,4-二氯苯的性能进行研究。结果表明,DEB-2和DEB-3的表面疏水性随培养时间、温度和pH值的变化而变化,并且细菌的细胞表面疏水性与其在水环境中对有机污染物的降解呈一定的相关性,疏水性大的菌株DEB-2对疏水性有机物的降解能力较疏水性小的菌株DEB-3要强。     

发光细菌活性控制的温度条件分析研究

以明亮发光杆菌和鳆鱼发光杆菌为研究对象,检测急性毒性和遗传毒性两种有毒物质的生物毒性,通过添加各种冷藏液,将发光细菌放置在液体培养基中,培养至对数生长期进行振荡离心,重新悬浮于脱脂牛奶溶液冷藏,对比脱脂牛奶悬液冷藏、冻干粉复苏后冷藏以及新鲜菌液直接冷藏3种方法的温度条件调控效果.结果表明,发光细菌采用脱脂牛奶菌悬液冷藏6 d后复苏相对发光率可达94.15%,说明采用此种冷藏方式有效提升了发光细菌活性的稳定性,在应对水质毒性快速检测评价中具有较好的应用前景.     

洋葱假单胞菌抗汞质粒的研究

用一种改良的方法提取洋葱假单胞菌的抗汞质粒,经过电泳分析,该质粒分子量约1.21×107D,23kb,把纯化的质粒直接转化至大肠杆菌E.coliDH5中,在含100μg/mL的氨苄青霉素和30μg/mL HgCl2的肉汤平板上筛选转化子的抗汞菌株,从生长测定表明,含有抗汞质粒的E.coliDH5α转化株可在含60μg/mL HgCl2的培养基中生长良好,且有较强的去汞功能。质粒经限制性内切酶BamHI、EcoRI、PastI分别酶切,均无酶切位点,且大肠杆菌E.coliDH5α能稳定保存上述质粒。     

1株咔唑降解菌的分离、鉴定及其降解特性研究

利用微生物分离技术,从土壤中分离到1株咔唑降解菌KH-6.菌株KH-6能够以咔唑为唯一的碳源和能源良好地生长,同时还可以利用3-甲基咔唑、4-羟基咔唑和2,2′-二羟基联苯生长.经过对其形态特征、生理生化、以及16S rDNA序列分析,初步鉴定为黄杆菌属细菌.该菌株对咔唑的降解性是通过在液体培养基内菌体的增加及底物的减少来证实的,其利用咔唑生长的最适温度和pH分别为30℃和7.5.静止细胞反应试验表明,菌株KH-6除了咔唑以外还可降解其它杂环化合物.咔唑污染土壤中的生物降解实验表明,在灭菌土壤中90%的咔唑被降解,菌株KH-6对土壤中的咔唑有很好的生物降解效果.     

菲降解菌株的分离鉴定及特性研究

从某石化公司污水处理厂的活性污泥中分离到1株对菲具有降解活性的菌株AFF,该菌株能够以菲为唯一碳源和能源生长.根据形态特征及16S rRNA基因序列分析,该菌株初步鉴定为Burkholderia sp..在以菲为唯一碳源的培养基中,84 h内菌株对100 mg·L-1菲的降解率可达74.1%.通过液相-质谱联用及紫外可见分光光度法分析,推测该菌株代谢菲的途径为水杨酸途径.测定了降解途径中相关酶的活性,表明该菌株降解酶系中具有邻苯二酚2,3-双加氧酶活性,并证明该酶为诱导酶;确定了粗酶降解邻苯二酚的动力学常数:米氏常数Km为10.93μmol·L-1,最大反应速率Vmax为106.38μmol·min-1,说明酶与邻苯二酚的亲和力较大,邻苯二酚是该酶的良好底物.     

表流湿地细菌群落结构特征

为探讨表流湿地细菌群落结构的空间分布以及细菌环境影响因子,采用高通量测序方法,对表流湿地沿水流方向10个不同处理单元细菌群落结构进行分析,并利用冗余分析对其与环境因子的关系进行了探究.研究表明:细菌群落多样性指数(香农-威纳指数)平均值为6.57,细菌群落主要属于Proteobacterice(38.97%)、Bacteroidetes(15.63%)等18个门类,丰度大于1%的共有22个属;沿程细菌多样性总体呈现先升高后降低的波动性变化,最终处理单元与最初处理单元的多样性均较其余各处理单元低;细菌丰度与pH、ORP、NH_4~+-N、NO_2~--N、TN均有相关性.     

一株苯胺降解菌的研究

报道了从自然界分离的一株能以苯胺为唯一氮源和碳源，同时降解苯胺的细菌４＾＃。该菌鉴定为节杆菌４＾＃（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ．４＾＃）。该菌降解苯胺的最高浓度为２０４４ｍｇ／Ｌ。４＾＃菌株降解苯胺的最适ｐＨ值和温度分别为７．０和３０℃，最适苯胺浓度为１０２２ｍｇ／Ｌ。在此条件下，４８ｈ苯胺的降解率可达９４．７％。试验结果表明，重金属离子对４＾＃菌株降解苯胺都有不同程度的抑制作用，以Ｈｇ＾２＋、Ａｇ     

可吸入颗粒物产生机理的研究

本文指出可吸入颗粒物产生机理的研究与源解析技术之间既有区别又有联系,对国内外在可吸入颗粒物产生机理方面的研究成果进行了综述,国外对可吸入颗粒物产生机理的研究集中在排放特性的研究、模型的建立、内聚力/分离力的研究和物理-化学特性研究上,国内主要进行了有关可吸入颗粒物基本特性的研究.     

Mechanisms of electromagnetic interaction with cellular systems

The question of how electromagnetic fields - static or low to high frequency - interact with biological systems is of great interest. The current discussion among biologists, chemists, and physicists emphasizes aspects of experimental verification and of defining microscopic and macroscopic mechanisms. Both aspects are reviewed here. We emphasize that in certain situationsnonthermal interactions of electromagnetic fields occur with cellular systems.