重金属抗性菌Bacillus cereus HQ-1对银离子的生物吸附-微沉淀成晶作用

发现1株对银离子有强吸附能力的蜡状芽孢杆菌HQ-1,研究了其对银离子的吸附特性及吸附机理.结果表明,菌体对银的吸附量可达91.75 mg/g,吸附过程符合Pseudo-second Order吸附动力学模型,相关系数高达0.999 9;吸附热力学很好地符合Freundlich吸附等温模型,相关系数为0.99;考察菌体浓度和温度对吸附的影响发现,菌体浓度增加有利于对银离子的吸附,温度对吸附影响较小;FTIR、SEM及EDAX实验结果表明吸附存在2种吸附机理,一为菌体表面一些含氮氧的基团对Ag 的络合作用,二为菌体分泌的胞外多糖等物质对Ag 的微沉淀成晶作用.     

北京和保定地区大气细颗粒物中可培养细菌的种群特征

在北京城区和河北省保定郊区(望都),于2015年1月10~17日雾-霾时期,使用大气颗粒物采样器收集大气细颗粒物(PM2.5),比较了两地雾-霾时期PM2.5中可培养细菌的种群结构特征异同;使用场发射扫描电镜(FESEM)观察PM2.5颗粒形态,利用后向轨迹模型NOAA/ARL HYSPLIT-4分析北京城区和保定郊区气团输送来源,采用离子色谱仪、流动分析仪和ICP-MS仪器监测PM2.5中主要水溶性离子和重金属元素含量.结果表明,北京城区和保定郊区分离得到的PM2.5可培养细菌为厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和α-变形菌门(α-Proteobacteria)三大菌门,其中厚壁菌门(Firmicutes)为优势菌门;分离纯化鉴定出17种细菌,革兰氏阳性菌占90%以上;优势菌属为产芽孢的芽孢杆菌属(Bacillus),分别占北京城区(RCEES)和保定郊区(WD)PM2.5样品中可培养细菌百分比的68.15%和75%.北京城区和保定郊区PM2.5中可培养细菌种群结构特征可能受到PM2.5理化性质和气团传输的影响.     

未开发油气田地表烃氧化菌空间定量分布

利用Real-time PCR技术,分别对非油气田对照区域、未开发油田、未开发气田地表30、60、100、150、200 cm深度的甲烷氧化菌、C5～C16烃氧化菌进行定量研究,目的在于加深对该类型区域烃氧化菌空间分布特征的了解,为微生物油气勘探技术的发展提供基础资料.结果表明,气田区域甲烷氧化菌(pmoA)含量为1.34E+04～3.90E+05 copies.g-1,并随深度的加深逐渐减少;油田仅为3.14E+02～4.32E+03 copies.g-1.100～200 cm深度,油田C5～C16烃氧化菌(alkB)含量为1.38E+07～3.61E+07 copies.g-1,高于等深度对照(4.24E+06～2.14E+07 copies.g-1)和气田区域(5.82E+06～3.52E+07copies.g-1).甲烷氧化菌分布受全氮、有机碳、pH影响显著,相关系数分别为0.859、0.631、-0.549,而C5～C16烃氧化菌分布受环境因素影响相对较小.100～200 cm深度范围内,该区域全氮、有机碳、pH等理化因素相对稳定,烃氧化菌含量在不同深度间差异较小.因此,本研究表明,气田区域具有明显的甲烷氧化菌异常,油田在100 cm以下深度具有一定的C5～C16烃氧化菌异常;100～200 cm更适于作为统一取样深度进行大范围定量调查,但仍需要进一步的验证.     

嗜根寡养单胞菌DSM14405T对高浓度Cr(Ⅵ)的抗性及其还原特性分析

为了寻找植物-微生物联合治理Cr（VI）污染的合适微生物,分析了一株植物根际促生菌——嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T（Stenotrophomonas rhizophila DSM 14405^T）对不同浓度Cr（VI）的还原能力、Cr（VI）还原最适培养条件、对连续投加Cr（VI）的还原能力及高浓度Cr（VI）处理不同时间的转录组变化.结果表明,嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T在24 h内对10、50、200和500 mg·L^-1 Cr（VI）的还原率分别为100%、92.4%、26.2%和16.5%,且在30℃、pH=7.5、转速180 r·min^-1条件下培养能最经济、高效地还原Cr（VI）.该菌能在64 h内完全还原2次所投加的50 mg·L^-1的Cr（VI）,第3次投加后仅能还原55.2%左右.比较转录组学分析可得,200 mg·L^-1Cr（VI）作用下,嗜根寡养单胞菌DSM 14405^T细胞表现出显著的抗性.具体表现为：大幅度上调胞内消除有毒自由基的相关基因、DNA修复相关基因以防止DNA因自由基受损,同时下调细胞组分及蛋白代谢等与细胞抗性相关性低的通路.并且,随着Cr（VI）的还原和细胞对环境的适应,Cr（VI）抗性相关基因及通路的调节在长时暴露中明显少于短时暴露.本研究为Cr（VI）污染的原位植物-微生物联合治理提供了可选菌株和理论依据.     

松嫩平原芦苇湿地退化与修复过程中土壤细菌和甲烷代谢微生物的群落结构

湿地是全球CH₄重要的源与汇.受人为活动和气候条件影响,我国湿地退化严重,相关部门近年来已逐步开展湿地生态修复的工作.为研究湿地退化与修复过程中细菌和甲烷代谢微生物群落结构的响应,以松嫩平原芦苇湿地为研究对象,采集原始未退化芦苇湿地土壤、退化的和正在修复的芦苇湿地土壤,采用基于细菌16S rRNA基因、产甲烷菌mcrA基因和甲烷氧化菌pmoA基因的高通量测序技术研究细菌和甲烷代谢微生物的多样性和群落组成.结果表明,芦苇湿地退化导致土壤细菌和产甲烷菌的α多样性降低,甲烷氧化菌的α多样性升高,而细菌和产甲烷菌的α多样性与土壤含水率呈显著正相关关系,含水率越高的湿地土壤产甲烷菌的多样性也越高.原始未退化芦苇湿地土壤中细菌Rhizobiales和产甲烷菌Methanobacteriaceae的相对丰度较高;湿地退化导致根际促生菌Rhizobiales的相对丰度下降,致病菌Burkholderiaceae、耐污染细菌Sphingomonas、抗辐射细菌Rubrobacter以及Type Ⅰ型耐受极端环境的甲烷好氧氧化菌Methylobacter、Methylomonas和Methylococcus的相对丰度上升;正在修复的芦苇湿地土壤中细菌Bacillus和产甲烷菌Methanosarcinaceae、Methanomicrobiaceae以及Type Ⅱ型甲烷好氧氧化菌Methylocystis的相对丰度较高.因此,不同的芦苇湿地状态可以间接改变土壤性状进而改变湿地甲烷代谢菌群落结构.     

利用DO-stat补料分批培养的方法积累聚β-羟基丁酸的研究

真养产碱杆菌突变株Ｂ５１０（ＡｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｅｕｔｒｏｐｈｕｓｍｕｔａｎｔＢ５１０）能以葡萄糖为碳源在无机合成培养基上积累聚β羟基丁酸．为消除发酵过程中底物的抑制和优化ＤＯｓｔａｔ分批补料培养中的补料速率，建立了真养产碱菌突变株Ｂ５１０的比生长速率μ和底物浓度Ｓ的数学模型，并求得其生长得率Ｙｘ／ｓ．在此基础上，借助一个计算路线优化出在生长期每一个ＤＯ信号所要补加的底物量为１３ｇ／Ｌ；按中心组合实验设计优化ＰＨＢ积累期最佳葡萄糖浓度为３５ｇ／Ｌ，硫酸铵为１６ｇ／Ｌ．通过ＤＯｓｔａｔ补料分批培养，最终细胞浓度为８０ｇ／Ｌ，ＰＨＢ的产量为６２ｇ／Ｌ．     

基于QMEC分析的青藏高原不同类型冰川前缘地土壤微生物功能潜力

微生物通过多种功能代谢过程主导着因气候变暖裸露的冰川前缘地土壤元素的地球化学循环.以青藏高原的海洋型冰川、亚大陆型冰川和极大陆型冰川的前缘地土壤为研究对象,分析不同类型冰川前缘地土壤的微生物功能特征.依次选择玉龙冰川、天山乌鲁木齐1号冰川和老虎沟12号冰川作为三类冰川的典型代表,采用高通量功能基因芯片(QMEC)检测土壤微生物的功能基因特征.结果表明,在三类冰川前缘地土壤中,半纤维素降解基因和还原型乙酰辅酶A途径相关的碳固定基因丰度最高,三者主要的氮功能基因和氨化作用有关,磷、硫功能基因则主要与有机磷矿化过程和硫氧化过程相关.其中,水热条件较好的海洋型冰川的微生物功能基因的种类与丰度最高,其次为环境较为干燥的极大陆型冰川.三类冰川前缘地土壤的微生物功能基因结构的显著差异,证实了地理环境差异对微生物功能特征的影响,也为不同类型冰川前缘地土壤微生物的功能及其介导的元素地球化学循环研究提供了基础.     

三江平原湿地开垦对土壤微生物群落结构的影响

过度开垦会导致湿地生态系统的快速退化,湿地土壤微生物能够敏感地反映湿地土壤质量及湿地生态系统功能的演变.为研究土地利用变化对湿地微生物群落结构的影响,以黑龙江抚远三江湿地保护区为研究对象,采集其中的原始泥炭湿地、开垦后改种豆科植物及水稻的3种湿地土壤.采用基于细菌16S rRNA基因的高通量测序技术研究上述土壤细菌的群落结构,并探讨其与土壤环境因子间的关系.结果表明,不同土地利用方式湿地土壤中的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)及酸杆菌门(Acidobacteria),但土地利用方式明显改变了湿地土壤细菌属的组成.改种豆科植物土壤中Blastocatella、Coxiella、Rickettsia丰度较高,水稻田土中Massilia、Nitrosomonas、Bradyrhizobium聚集较多,而泥炭湿地中含较高丰度的Rhizomicrobium、Arthrobacter、Bacillus.结合Chao值与Shannon指数,水稻田土微生物多样性高于改种豆科植物土壤及泥炭湿地土壤,而后两种土壤细菌群落多样性则未见明显差异.相关性分析表明,土壤p H及含水率是影响微生物群落组成的重要驱动因子,说明湿地土壤开垦后改变了土壤p H、含水率及土壤养分,从而对微生物群落结构产生影响.     

固定化条件对苯系物细胞传感器检测效果的影响

利用海藻酸钠作为包埋剂对苯系物细胞传感器Pseudomonas fluorescens A506(pTS)进行固定化处理,并对细胞浓度、固定化时间、投加量等检测因素进行了优化.固定化后的细胞与游离细胞对苯系污染物的检测效果进行对比.经过2 h固定化处理的细胞传感器,在检测时间1.5～6.0 h内,信号上升速度为游离细胞的2.26倍,信号最大值为游离细胞的2.23倍.固定化处理后的细胞生长缓慢,且浓度远低于游离细胞,说明了固定化处理后的单位细胞信号强度增加.同时,细胞浓度随着固定化时间的延长而降低.在影响因素方面,细胞浓度和固定化时间对于检测信号的影响较大.固定化后,对高浓度的苯系污染物有着更快的信号响应.     

农村污水膜生物反应器系统中微生物群落解析

农村污水的随意排放和未加限制的灌溉回用可能会导致水源地环境污染加剧,并且其中潜在的病原微生物对周边淡水资源安全和农村居民的身心健康造成潜在的威胁.为了解农村污水的微生物群落组成,为后续污水灌溉的病原微生物风险评价提供理论依据,采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和16S r DNA基因克隆文库技术研究农村污水膜生物反应器(MBR)系统中的微生物群落多样性,并结合实时荧光定量PCR方法监测处理前后典型病原菌——弓形菌(Arcobacter spp.)以及总细菌数量的变化.从未处理的农村污水中获取的73个阳性克隆测序结果表明,其主要细菌类群为变形菌门(91.8%)、厚壁菌门(2.70%)、拟杆菌门(1.40%),以及部分不可培养细菌(4.10%).其中弓形菌属是ε-变形菌门的优势菌,也是农村污水中的优势菌株,占克隆总数的68.5%.TRFLP的结果表明,不同处理工艺阶段的主要细菌类群及丰度明显不同,调节池的物种丰度(S)、Shannon-Wiener(H)和物种均匀度(E)最高,分别为43.0、3.56和0.95.定量PCR结果显示未处理的农村污水中弓形菌数量高达(1.09±0.064 0)×1011copies·L-1,该结果与克隆文库结果均表明弓形菌在污水中确实占较高比例.与未处理的农村污水相比,处理后的出水中所监测的弓形菌及细菌总拷贝数分别减少了2~3个数量级,说明MBR处理系统在一定程度上能够去除微生物.处理后的再生水理化指标及指示菌卫生指标均符合农田灌溉用水标准,但其中残留病原微生物引发的健康风险仍需进一步评价.