菲反硝化降解菌群的富集及其群落结构解析

从潜在多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)污染的油田区域采集土壤样品,以菲为唯一碳源且添加硝酸根的培养基来富集土壤中的菲反硝化降解菌群.随后,通过定量PCR(Polymerase Chain Reaction)测定了获取的富集菌群中反硝化相关功能基因(硝酸还原酶基因nar G、亚硝酸还原酶基因nir S)的丰度,并通过Illumina Mi Seq测序对其中的细菌群落结构进行解析.结果表明,获取到的3个菌群(PDN-1、PDN-2和PDN-3)12 d内对菲的降解率分别为45.18%、34.04%和25.92%.各富集培养菌群中nar G的丰度均高于nir S,且菲降解率最高的PDN-1中的反硝化相关基因丰度较低.Illumina Mi Seq测序结果表明,菲降解率最高的富集菌群PDN-1同时也具有较高的细菌多样性指数,变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是各富集菌群中的优势菌门,且Proteobacteria在3个富集菌群PDN-1(97.78%)、PDN-2(96.57%)、PDN-3(93.90%)中的比例均最高.变形菌门的Pseudomonas(γ-Proteobacteria)和Methylophilus(β-Proteobacteria)则是各富集菌群中最大的优势菌属,前者为公认的PAHs降解菌,而后者则为能够利用还原型"一碳化合物"的特殊菌属.细菌多样性与菲的降解率呈正相关,表明菲的反硝化降解可能是多种细菌参与的共同结果.上述结果可为揭示典型PAHs反硝化降解的微生物机制提供理论依据,同时为深入研究反硝化与菲代谢的偶联机理打下基础.     

温带亚高山针叶林土壤碳循环微生物群落的时空动态

选取参与碳固定的二磷酸羧化/加氧酶基因（cbbM）、有机碳降解的淀粉酶基因（amylase）和纤维素酶基因（cellulase）作为分子标记,用实时定量PCR方法对温带亚高山华北落叶松（Larix gmelinii var.principis-rupprechtii）林、白杄（Picea meyeri）林、青杄（P.wilsonii）林和油松（Pinus tabulaeformis）林土壤碳循环功能微生物类群丰度的时空动态开展研究.结果显示,总碳（TC）、总氮（TN）、总硫（TS）、有机质（OM）和有机碳（TOC）、pH值、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性在4种森林土壤中都有不同程度的差异,且有显著的季节变化特征.高海拔华北落叶松林土壤TC、TN、TS、C/N、OM和TOC含量最高,而pH值最低.土壤TC、TN、亚硝态氮（NO₂^--N）含量、蔗糖酶和脲酶活性,与碳循环微生物类群的丰度呈极显著相关.土壤NO₃^--N含量与有机碳分解和固碳微生物类群的相对丰度显著相关;土壤C/N、NO₂^--N、pH值、OM、TOC、过氧化氢酶及脲酶活性,与降解易分解碳（labile C）和难分解碳（recalcitrant C）的微生物类群的相对丰度呈极显著相关.植被类型和季节变化共同影响土壤碳循环微生物类群的丰度,而季节变化是主导因素.植被和土壤环境因子通过调控微生物群落碳代谢功能类群的结构,影响森林土壤碳源-汇的平衡.     

连续/间歇曝气下MBBR-亚硝化生物膜特性

本文分别以连续曝气和间歇曝气方式长期运行两套亚硝化移动床生物膜反应器,对比分析两种曝气方式下亚硝化生物膜特性差异和变化.研究表明,连续曝气和间歇曝气均可实现亚硝化生物膜生长（K_d> 0）,但间歇曝气下生物膜连续脱落对生物总量基本无影响,生物膜生长过程更加稳定,且当亚硝化运行稳定后,间歇曝气可获得更高的生物总量（1.42g/m²）.而连续曝气下生物膜可获得更高的蛋白质/多糖（PN/PS=1.8~2.0）和蛋白质/挥发性固体（PN/VS=0.145）以及更低的腐殖质/挥发性固体（HS/VS=0.05）和死细胞占比（13.66%）.这说明连续曝气下生物膜中活性生物量占比更高,惰性生物量占比更低,活细胞占比更高,因而生物膜活性更高,微生物代谢更活跃.荧光实时定量PCR结果显示,以连续曝气运行的MBBR生物膜中亚硝化菌总量远高于间歇曝气,连续曝气更利于亚硝化菌的生长富集（2.36copies×10⁸/g > 0.25copies×10⁸/g）.     

猪场土壤中5种四环素抗性基因的检测和定量（Quantification of Five Tetracycline Resistance Genes in Soil from a Swine Feedlot）

近年来由于四环素在畜禽养殖业中的大量使用,诱导了环境中四环素抗性微生物的产生,然而有关四环素抗性基因在土壤中存在、迁移和扩散的研究目前还很少.论文提取了北京一规模化养猪场周边土壤的微生物DNA,利用普通PCR检测到5种四环素抗性基因(tet(B/P)、tet(M)、tet(O)、tet(T)、tet(W)),这5种基因都属于编码核糖体保护蛋白的一类.进一步建立了定量PCR程序对这5种基因进行了定量.结果显示,除tet(T)和tet(M)含量接近外(p=0.367),其余几种基因含量之间均差异显著(p<0.05),其中tet(W)的含量最高((2.16±0.20)×108copies·g-1(干土)),比含量最低的tet(B/P)((2.89±0.54)×106copies·g-(1干土))高出约两个数量级.抗性基因tet(W)、tet(T)、tet(M)、tet(O)含量均较高,为猪场土壤中优势抗性基因.这些基因曾被报道广泛存在于猪和牛的肠道中,显示抗性基因很可能是通过基因横向转移(HGT)等机制从养殖动物体内传播到周围土壤中土著微生物体内的.论文所建立的实验方法为进一步系统研究抗生素抗性基因在土壤中的环境行为及其生态风险提供了基础.     

a-萘酚对小球藻谷胱甘肽及其还原酶的影响

研究了a-萘酚对2种小球藻谷胱甘肽(包括还型谷胱甘肽GSH与氧化型谷胱甘肽GSSG)含量及其还原酶(GR)活性的影响.结果表明,低浓度a-萘酚对藻细胞的谷胱甘肽水平和GR活性有显著的激发作用,随着a-萘酚浓度的升高,普通小球藻和蛋白核小球藻的GSH含量、谷胱甘肽总量及GR活性均有所提高,并分别在5mg/L和10mg/L时达到最大值,而GSSG均不断下降且在相同浓度下(2mg/L)至最小后开始上升.GSSG/GSH先降后升的变化说明藻细胞在a-萘酚胁迫下膜脂过氧化加剧,而GSH、GR在清除活性氧、消除过氧化方面起了重要作用     

UASB反应器中厌氧氨氧化污泥的种群分析

利用变性梯度凝胶电泳、克隆和实时PCR等分子生物学技术对2个厌氧氨氧化反应器中的微生物进行了初步研究.变性梯度凝胶电泳结果表明,尽管2个反应器的接种污泥不同,但经过1年多的连续运行,二者的微生物种群结构基本相同;Planctomycete克隆结果表明,相似的15个序列(>99%)与已报道的3个属的厌氧氨氧化菌的序列均有较大距离(<92%),而与具有厌氧氨氧化功能的KSU-1序列有97%的相似,amoA基因克隆结果表明,反应器中的部分好氧氨氧化菌属于β-Proteobacteria中具有厌氧氨氧化活性的Nitrosomonas;实时PCR结果表明,厌氧氨氧化细菌占细菌总量的27%~29%,好氧氨氧化菌约为5%.     

12亿只节能灯=一个三峡工程

节能灯是普通照明用自镇流荧光灯的俗称,2003年中国节能灯产量已达10.5亿只,占全球产量的70%以上.作为新型照明产品,节能灯与白炽灯相比,具有高亮度、低耗能、光效稳定等优点,光效为白炽灯的6倍,寿命为白炽灯的8-10倍,节电80%,如果在全国范围内推广使用12亿只节能灯,节电效果相当于新建一个三峡工程.节能灯还有巨大的环保效益,每节约1亿度电就意味着节约4.04万t标准煤,减少排放二氧化碳10.64万t、二氧化硫0.09万t.     

纳米银和银离子对2种微藻的急性毒性效应

为了探讨AgNPs对典型微藻的急性毒性效应及其机制,采用柠檬酸钠还原法制备AgNPs,以摇瓶实验法评估了不同浓度的AgNPs和Ag+对铜绿微囊藻和普通小球藻叶绿素a含量、形态结构和叶绿素荧光参数的影响。实验结果表明:AgNPs对普通小球藻和铜绿微囊藻的96 h-EC50分别为1.113 mg·L-1和0.697 mg·L-1,而Ag+对2种藻的96 h-EC50分别为0.106 mg·L-1和0.032 mg·L-1。扫描电镜结果表明:AgNPs处理使普通小球藻细胞表面出现褶皱,细胞变形甚至向内塌陷。对铜绿微囊藻部分细胞出现变形变得不规则,且出现某些胞外物质使细胞粘附在一起。透射电镜观察发现,高浓度Ag+处理使2种藻的细胞均发生质壁分离,部分细胞转变为孢子。而AgNPs处理使普通小球藻细胞蛋白核增大,蛋白核与类囊体区无明显连接通道。铜绿微囊藻拟核区膨大,类囊体和色素体被推向四周,部分类囊体断裂,同时,发现该藻可以分泌胞外物质在细胞周围吸附AgNPs颗粒。对于普通小球藻,0.6 mg·L-1AgNPs处理后细胞光系统Ⅱ的最大光化学量子产率ΦP0相对于CK没有显著差异,但0.09 mg·L-1Ag+处理使ΦP0显著增加。在高浓度AgNPs或Ag+处理时,ΦP0均显著降低。AgNPs未对普通小球藻光系统II性能参数PI_Abs造成影响,但不同浓度Ag+处理均使得该参数显著升高。对于铜绿微囊藻,2种毒物均使其ΦP0显著降低。而PI_Abs仅在2种毒物的最高浓度处理时显著降低。综上,AgNPs对2种藻的急性毒性远小于Ag+,而两者对铜绿微囊藻的毒性均大于普通小球藻。AgNPs胁迫使2种藻叶绿素a含量显著降低,并诱导2种藻在形态结构和光合生理方面发生了显著变化,造成不同程度的损伤,但与Ag+的毒性效应存在一定的差异。提高光吸收能通量补偿耗散能量和分泌胞外物质结合Ag+是微藻2种重要的解毒机制。     

Cr~(3+)胁迫对小球藻生理生化特性的影响

水体重金属污染较难处理,且会对水生物造成严重的影响。为探讨水体中重金属对藻类的毒性影响,以普通小球藻(Chlorella vulgaris)和铬(Cr~(3+))为材料,研究不同浓度Cr~(3+)对普通小球藻生理、生化特性的影响,检测不同浓度的Cr~(3+)对小球藻的毒性效应。结果表明,小球藻的最优生长温度为31℃。此条件下,Cr~(3+)浓度为3 mg·L~(-1)时,小球藻的生物量最大。Cr~(3+)的浓度低于3 mg·L~(-1)时,Cr~(3+)能促进小球藻的生长,且藻细胞中光合色素、蛋白质、可溶性糖、丙二醛(MDA)的含量及超氧化物歧化酶(SOD)的活性也逐渐增加。当各胁迫组的Cr~(3+)浓度超过3 mg·L~(-1)时,随着Cr~(3+)浓度的提高,C.vulgaris的生长受到明显的抑制,藻细胞的光合色素、蛋白质和可溶性糖含量呈现逐渐下降的趋势,而MDA含量持续增加,SOD和脯氨酸则表现出先持续增高后降低(Cr~(3+)浓度为7 mg·L~(-1)时)的趋势。证明不同浓度的Cr~(3+)对小球藻的生理生化特性有不同程度的毒性效应。     

施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响

在温室条件下进行了15周的盆栽实验,考察了施用城市污泥堆肥后,土壤中养分含量的变化规律,重点研究了施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响。实验发现,污泥堆肥能改善土壤养分,有机质和氮、磷含量得到显著提高。经PCR—DGGE分析,施肥1周后土壤中细菌和真菌的群落结构均发生了较大的变化。随着施肥时间的延长,细菌在富含有机质及氮、磷等养分的土壤环境下大量生长,多样性提高,其优势菌群属于γ变形菌、α变形菌和芽单胞菌;随着有机质的不断消耗,细菌的生长活性受到抑制,最终由于养分的缺乏,细菌种群多样性呈现小幅度的降低,优势菌群变为绿弯菌门、γ变形菌亚纲和厚壁菌门。对于真菌,其多样性指数在堆肥前3周逐渐提升,在第3～12周的监测中呈现相对稳定的变化趋势,优势菌群主要为座囊菌纲和散囊菌纲。