宏基因组学(Metagenomics)的研究现状和发展趋势

随着分子生物学技术的快速发展及其在微生物生态学和环境微生物学研究中的广泛应用,促进了以环境中未培养微生物为研究对象的新兴学科--微生物环境基因组学(又叫宏基因组学、元基因组学,Metagenomics)的产生和快速发展.宏基因组学通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能.在短短几年内,宏基因组学研究已渗透到各个领域,包括海洋、土壤、热液口、热泉、人体口腔及胃肠道等,并在医药、替代能源、环境修复、生物技术,农业、生物防御及伦理学等各方面显示了重要的价值.对宏基因组学的主要研究方法、热点内容及发展趋势进行了综述,建议在我国尽快启动有关宏基因组学的研究,从国家层面上开展联合攻关,拓展当前的研究领域,发展相关研究策略和技术,开展广泛的国际合作,使我国在宏基因组学研究领域占据有利地位.     

土壤宏基因组学研究方法与应用

宏基因组学是一门研究环境中全部遗传物质的学科,它为研究未培养微生物、寻找新功能基因和开发新活性物质提供了重要手段,其技术流程包括DNA的提取、宏基因组文库的构建和筛选。该文综述了土壤宏基因组研究基本流程,介绍了第二代测序平台及基因芯片技术在土壤宏基因组研究中的应用,并对其研究应用前景进行了展望。     

宏转录组学在环境微生物生态学中的应用

系统总结了宏转录组学实验操作及数据分析流程，概述了宏转录组学在环境微生物生态学的研究策略和最新进展，并指出其应用前景.宏转录组学在解析环境微生物群落功能上具有广阔的前景，为了解微生物群落的动态演化及其与环境因素和生态系统功能的关系提供了强有力的工具.     

宏组学方法及在污水生物处理系统研究中的应用

近年来随着测序、质谱等技术的高速发展,基于核酸分子信息为基础的包含宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学与代谢组学等核心内容的生物分子宏组学方法逐渐成熟,成为揭示污水生物处理系统中的关键微生物菌群结构和功能特征的有力工具,也在检测污水系统中多种ARGs以及探究其传播机制上发挥出无法替代的巨大优势,在污水生物处理研究中应用宏组学,对于深化认知污水处理系统本质、提高污水处理效率以及控制ARGs在环境中的传播具有重要指导意义.本文对宏组学方法进行了简单的介绍,着重综述了其在污水生物脱氮、强化生物除磷及探究抗生素抗性基因等方面的进展,并展望了其在污水生物处理系统中的广泛应用前景.     

用物元分析法优选大气环境测点

在构造了大气环境监测的标准物元矩阵和节域物元矩阵的基础上,应用物元分析中的关联函数定义,对大气环境监测优化布点进行了研究。应用于实例结果表明物元分析法是环境监测优化布点的一种简便有效的方法。      

微生物种间相互作用产生锰氧化的普适性及其潜在应用

锰氧化微生物的催化作用能将二价锰的氧化速率提高几个数量级,影响自然界锰元素的价态变化和归趋.以往研究大都关注锰氧化单一菌株,而笔者前期研究揭示了两株细菌(Sphingopyxis sp. QXT-31和Arthrobacter sp. QXT-31)的种间相互作用能够触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性.为了进一步揭示其发生的普适性、机制及潜在工程应用,以另外3种Sphingopyxis菌株为研究对象,采用纯培养、比较基因组学和转录组分析等研究手段,发现其中1株菌也能触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性,表明微生物种间相互作用触发锰氧化具有一定的广泛性.进一步筛选了可能参与菌株相互作用的基因,发现Sphingopyxis的抗生素合成基因转录水平普遍上升,表明其可能参与了触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性.基于以上发现,最终在反应器中验证了利用微生物种间相互作用强化二价锰氧化去除的可行性.     

基于多级物元分析法的弹药维修安全评价

针对弹药维修安全的特殊性,运用多级物元分析法,在综合考虑基础条件建设、业务管理水平、环境以及弹药本身等因素的基础上,提出了一种新的弹药维修安全评价方法,对弹药维修的安全性进行了评价.在明确了主要包括制定指标体系、一级评价和二级评价的弹药维修安全评价的方法与步骤的基础上,以某工厂进行某典型弹药维修为例,进行验证.结果表明...     

皂素工业废水中微量皂甙元的测定

皂甙又称皂素,多存在于热带、亚热带的植物中。在我国南方,人们广为种植番麻和剑麻,并从中提取甾体皂甙元。甾体皂甙元是合成激素药物的主要原料。目前,在我国南方,生产皂素的化工厂日趋增多。原有生产厂的规模也在不断扩大。其排放废水中,含有皂甙和其他高浓度有机物,污染环境水体。皂甙有刺激气味和毒性。若大量排入水体环境,对植物、水生物及人类健康均有危害(破坏红血球)。因此,建立准确的分析方法,以得到准确的监测数据,为控制污染物的排放量及积极治理水质污染,提供科学依据。本文以皂素化工厂的排放废水为测定对象,对样品的分解、萃取分离、反萃、显色条件等进行了研究,确定了最佳参数及方法操作程序。     

五元联系数在垃圾填埋场地下水评价中的应用

环境系统是各项指标相互作用的复杂系统,因此,综合环境质量评估应考虑到各指标间的内在联系,以获取更加符合实际情况的评估结果。集对分析(SPA)考虑了环境作为一个系统的确定性和不确定性,研究系统的内在联系。本文应用集对分析法的引申方法——五元联系数法对垃圾填埋场地下水环境质量进行分级、排序,结果证明该法在地下水环境评价中具有一定的应用潜力。     

稳定同位素探针技术结合宏基因组学在探究环境污染物微生物转化/降解过程中的应用进展

稳定同位素探针技术(SIP)结合宏基因组学在环境污染物微生物转化/降解研究中的应用已逐渐成为趋势.该组合技术不依赖纯培养方法,能够从复杂自然环境中鉴定出具有特定代谢功能的微生物类群,揭示污染物的微生物代谢途径,在研究污染物的原位微生物转化/降解过程方面具有显著优势.本文综述了该组合技术在探究不同环境介质中烃类化合物及其衍生物、有机农药、重金属和新型污染物微生物转化/降解过程中的应用进展,包括功能微生物的识别和污染物微生物转化/降解机制的解析等.最后,基于该组合技术的应用现状进行了展望,提出未来该组合技术与多种原位表征技术的联用将为微生物驱动污染物的转化/降解机制研究提供更准确全面的信息.     

导电材料促进餐厨垃圾厌氧消化的研究进展

厌氧消化技术是实现餐厨垃圾减量化、无害化、资源化的有效手段,但餐厨垃圾厌氧消化（KWAD）易酸化的特性,容易导致反应失败。添加导电材料可以缓解KWAD过程中的氢抑制、酸抑制和氨抑制,提高甲烷产量。文章对导电材料促进KWAD产甲烷的效果进行了综述。导电材料可以提高KWAD的甲烷产量,缓解厌氧消化系统的酸抑制、氨抑制,富集功能性微生物,并代替导电菌毛和c型细胞色素进行直接种间电子传递。通过宏基因组学发现导电材料可以增强微生物代谢过程中功能基因的表达,提高产甲烷过程中关键酶的活性。最后,对使用宏基因组学、宏转录组学和宏蛋白组学共同探索KWAD的机理提出了建议,并对未来工程应用中降低处理成本和无害化处理等方面进行了展望。     

宏基因组研究及其应用研究进展

传统的微生物培养方法损失了近乎99%的微生物资源,而宏基因组研究能够直接从环境中提取全部微生物基因组DNA,通过构建宏基因组文库并结合适当的筛选方法,得到目的基因及其表达蛋白,该研究能够最大限度地开发微生物的序列空间。文章简要概述了宏基因组研究的产生、原理及其在生态学方面的发展和对新基因资源的开发和利用。     

熵权物元分析模型在土壤环境质量评价中的应用

根据熵权法确定评价指标权重,利用物元分析方法对福州市郊菜区土壤环境质量进行综合评价,评价结果与密切值法、污染损失率法进行对比.结果表明,利用熵权物元分析模型进行土壤环境质量评价是合理可行的,且评价结果具有更高的分辨率.同时本研究为土壤环境质量评价提供了新的思路和方法.     

利用物元分析方法进行噪声监测优化布点

本文利用物元分析的方法,成功进行了安阳市噪声监测点位的优化设计,并进行了验证监测.物元分析具有计算简便、物理意义明确、分析合理的优点,是一种优化布点的好方法.     

物元模型在综合评价旅游环境承载力中的应用

为了解决评价因素间的不确定性和不相容性问题,采用一种新方法对旅游环境承载力进行综合评价,该方法称为物元分析法。通过建立旅游环境承载力评价标准体系和物元模型来确定一个旅游区的环境承载力状态。以安徽省旅游区为例进行评价,结果表明该方法简单可行。对旅游规划决策和区域旅游业的可持续发展有重要的意义。     

物元模型在综合评价旅游环境承载力中的应用

为了解决评价因素间的不确定性和不相容性问题,采用一种新方法对旅游环境承载力进行综合评价,该方法称为物元分析法。通过建立旅游环境承载力评价标准体系和物元模型来确定一个旅游区的环境承载力状态。以安徽省旅游区为例进行评价,结果表明该方法简单可行。对旅游规划决策和区域旅游业的可持续发展有重要的意义。     

环境质量的物元分析

反映环境质量的各个指标是不相容的 ,因而利用物元分析来对其进行研究是一条比较有效的途径 ,并且计算方法也简单易行 ,这对人类健康和社会经济的可持续发展具有重要的现实意义     

镉胁迫下稻田土壤微生物基因多样性的DGGE分子指纹分析

采用现代分子生物学技术,避开传统的分离培养过程,探讨重金属镉污染条件下稻田土壤微生物种群的基因多样性.经过直接从土壤中抽提总DNA,并对总DNA中16S rDNA及其中 V3可变区序列作PCR扩增、变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析等,对镉胁迫下稻田土壤总DNA、微生物种类分布进行了初步的研究,发现不同浓度镉胁迫下稻田土壤间的菌种有明显差异,DGGE技术可以用于污染环境下微生物多样性研究.同时对DGGE分子指纹图谱的生物信息学分析作了初步尝试,为污染环境下土壤微生物多样性研究提供了新的实验方法与依据.     

宏基因组技术在土壤污染微生物修复中的应用

微生物修复在土壤污染治理中具有重要地位。虽然环境中可以培养的微生物比例很低,但微生物的基因资源十分丰富,运用宏基因组技术可以克服传统修复技术中微生物资源利用不充分的问题,为未培养微生物的研究提供了有力手段。本文对宏基因组技术一般流程作了介绍,并结合土壤污染的特点,对该技术应用在土壤污染微生物修复的现状、研究及展望作了阐述。