活性污泥法中细菌多样性综述

活性污泥法是污水处理最重要的生物处理工艺之一,活性污泥系统中的细菌群落是该技术的核心,准确地了解活性污泥中微生物的群落结构、关键功能、细菌的生理特性和作用机制是提高活性污泥处理工艺运行效果的重要依据。文章通过对相关文献的总结和分析,综述了活性污泥处理工艺中主要细菌群落(脱氮除磷细菌、丝状菌等)的多样性和生理生态学特征,为提高污水处理厂运行效能、增强功能稳定性提供一定的微生物学理论基础。     

磺胺甲(口恶)唑对罗非鱼养殖水体细菌群落的影响

以SCT 1084-2006《磺胺类药物水产养殖使用规范》为依据,制作无(NS)、低(LS)、中(MS)和高(HS)剂量磺胺甲啊恶唑(SMZ)的饲料,通过8周的养殖试验(前4周投喂SMZ饲料,后4周投喂无SMZ饲料)、16S高通量测序技术和生物信息学分析来研究养殖过程中不同剂量SMZ的使用对养殖水体细菌群落结构的影响。第2、4、6和8周时运用16S rRNA和生物信息学测定分析水体微生物多样性。研究显示:(1)不同剂量SMZ投喂下对养殖水体细菌的生物多样性有不同程度的降低影响,中、高剂量效果显著,停止投喂SMZ饲料后显著性差异消失、差异程度降低;(2)不同剂量SMZ投喂时均改变了细菌群落结构,其中NS群落和LS群落差异弱于与MS和HS群落的差异,这种差异在停药4周后仍存在;(3)SMZ的抑菌和细菌耐药作用显著改变水体菌群从门至属的物种组成,SMZ主要诱导了变形菌门下β-变形菌纲中的某些参与氮循环相关的细菌(如:Candidatus_Branchiomonas和12up),同时抑制了一些致病菌(如:拟杆菌门的黄杆菌等);(4)SMZ对水体细菌群落的改变在一定程度上改变其功能分配和抑制其功能强度。研究结果表明,不同剂量饲料拌喂SMZ不仅会在不同程度上显著改变养殖水体细菌群落结构且有一定的延续性;此外,在SMZ的选择压力下一些与脱氮相关的菌成为明显的优势种,可能会对养殖池塘的氮循环有潜在的影响。     

共生细菌对盐生小球藻亚砷酸盐代谢的影响

为探讨共生细菌对盐生小球藻（Chlorella salina）亚砷酸盐（As（III））富集和形态转化的影响,从C.salina培养液中分离培养出一株共生细菌,并采用抗生素处理C.salina获得无菌藻,设置0,75,150,300,750 μg/LAs（III）溶液处理带菌和无菌的C.salina,7d后测定C.salina对As（III）的吸收、吸附和富集量,以及培养液和藻细胞内As的形态,计算带菌和无菌C.salina对As（III）的氧化率和去除率;使用不同浓度的As（III）处理共生细菌7d,并以300μg/L的As（III）处理共生细菌不同时间,计算两种情况下共生细菌对培养液中As（III）的氧化率和去除率.结果表明：C.salina的共生细菌为根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens WB-1）;与无菌C.salina相比,带菌C.salina生长更快、对As（III）的耐性更强.带菌C.salina对As（III）的富集量为103.10~448.12mg/kg、氧化率为78.93%~96.88%、去除率为18.92%~55.21%,显著高于无菌C.salina的富集量（11.68~91.39mg/kg）、氧化率（14.46%~26.39%）和去除率（12.82%~29.15%）,也高于A.tumefaciens WB-1对As（III）的氧化率（4.51%~30.61%）和去除率（1.86%~16.19%）.此外,带菌C.salina胞内还检测到少量的As（III）和甲基砷,而在无菌C.salina胞内没有甲基砷存在.共生细菌促进了盐生小球藻对As（III）的富集和形态转化.     

呼伦贝尔沙区土壤细菌群落结构与功能预测

以呼伦贝尔沙区裸沙地、草地、沙地樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林和沙地樟子松天然林四种生境土壤为研究对象,采用野外调查、16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt功能预测相结合的研究方法比较分析不同生境土壤细菌群落结构和潜在功能组成特征.结果显示：呼伦贝尔沙区沙地樟子松天然林土壤细菌多样性最高,人工林土壤细菌多样性最低,Shannon指数分别为（8.623±0.193）和（7.432±0.028）,不同生境土壤细菌alpha和beta多样性存在显著差异.草地、沙地樟子松人工林和天然林土壤中变形菌门（Proteobacteria）相对丰度最高,均值分别为29.83%±1.14%、34.73%±1.99%、31.95%±0.21%,裸沙地土壤放线菌门（Actinobacteria）相对丰度最高,均值为26.13%±0.43%.不同生境土壤细菌主要优势属为慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、RB41,其相对丰度在四种生境中的均值分别为5.29%±2.24%、4.22%±1.23%.PICRUSt功能预测共得到6个一级功能层,40个二级功能层,土壤细菌功能较为丰富,土壤细菌群落在环境信息处理、代谢、遗传信息处理和有机系统方面功能活跃.沙地樟子松天然林核苷酸代谢、酶家族、氨基酸代谢、碳水化合物代谢功能基因较为丰富,保证了沙地樟子松天然林土壤细菌的存活,使其具有较高的多样性.呼伦贝尔沙区不同生境土壤细菌功能基因丰度波动,反映了四种生境的土壤细菌群落组成及多样性的变化,指示了不同生境功能基因对土壤细菌群落的影响规律,可为预测和理解沙区土壤细菌代谢潜力和功能提供参考借鉴.     

模拟酸雨对福州平原稻田土壤细菌丰度及多样性的影响

为了探讨酸雨对稻田土壤细菌的影响,以福州平原某稻田为研究对象,测定和分析模拟不同酸度酸雨处理下早、晚稻土壤细菌群落组成及其丰度.结果表明：模拟酸雨处理提高了早稻土壤细菌的多样性,但却降低了晚稻土壤细菌的多样性;酸雨改变了稻田土壤细菌的丰度及群落结构,经模拟不同酸度的酸雨处理,稻田土壤细菌的优势菌属及其丰度并不一致;早稻pH3.5处理组与早稻对照组之间的物种多样性及群落结构差异最大,晚稻pH2.5处理组与晚稻对照组之间的物种多样性及群落结构差异最大;在酸雨作用下,溶杆菌属（Lysobacter）和产黄杆菌属（Rhodanobacter）的丰度明显升高,而马赛菌属（Massilia）的丰度则显著降低,说明溶杆菌属（Lysobacter）和产黄杆菌属（Rhodanobacter）为耐受酸雨的主要菌属,马赛菌属（Massilia）则为受酸雨影响最大的菌属;细菌属H16的相对丰度与土壤电导率（EC）呈极显著负相关（P<0.01）,Lysobacter的相对丰度与土壤pH值呈极显著负相关（P<0.01）,Arenimonas的相对丰度与土壤总有机碳（SOC）呈极显著正相关（P<0.01）.     

秦岭中段北坡不同海拔土壤中细菌群落的分布特征及区域差异比较

为深入理解土壤细菌群落沿海拔梯度的分布特征,以秦岭山脉中段的朱雀国家森林公园朱雀山北坡（简称“朱雀北坡”）与太白山自然保护区太白山北坡（简称“太白山北坡”）为研究区域,海拔梯度上每隔400 m设置采样点,通过高通量测序研究土壤细菌群落的海拔变化规律及其关键影响因素.结果表明:研究区域内,随海拔升高,土壤pH趋于降低（太白山北坡不明显）,w（TC）、w（TN）、w（TOC）均显著升高,w（TP）也趋于升高（朱雀北坡不明显）.两个区域土壤细菌中相对丰度最高的均为变形菌门和酸杆菌门,朱雀北坡随海拔梯度变化显著的细菌主要包括变形菌门、硝化螺旋菌门、浮霉状菌门、酸杆菌门、放线菌门,其中,硝化螺旋菌门相对丰度与海拔呈正相关,放线菌门相对丰度与海拔呈负相关;太白山北坡随海拔梯度变化显著的细菌主要包括放线菌门、疣微菌门、浮霉状菌门、绿弯菌门,其中,放线菌门相对丰度与海拔呈负相关,其余三者相对丰度与海拔呈正相关.两个区域土壤细菌多样性指数（如Shannon-Wiener指数、Chao1指数、observed-species指数、PD_whole_tree指数等）沿海拔梯度均无明显变化规律,但太白山北坡数值整体上高于朱雀北坡.典范对应分析（canonical correlation analysis,CCA）结果显示,影响朱雀北坡和太白山北坡土壤细菌群落结构的主要因素均为pH和w（TOC）.研究显示,不同海拔梯度也是导致秦岭中段北坡土壤细菌群落差异的重要因素.      

漓江流域含氮化合物及细菌群落特征分析

为了解漓江流域主要含氮化合物含量、来源,探究其对细菌群落结构组成的影响,于2018年1月采集水样同时检测水环境因子,利用主成分分析法对水样进行源解析,并基于高通量测序技术对水样的细菌群落结构特征进行分析,采用冗余分析方法探讨导致群落结构差异的主要驱动因素。结果表明,不同类型水体中的各形态氮含量存在差异,氮素主要来源于生活污水。流域中的三大优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,50.16%)、拟杆菌门(Bacterodetes,18.51%)和厚壁菌门(Firmicutes,8.89%),影响细菌群落结构变化的主要驱动因素为氮污染,其中具有脱氮功能的菌门受影响较大。     

三沙永乐龙洞内沉积物细菌种群特征

三沙永乐龙洞是世界已知最深的海洋蓝洞,洞内存在有别于一般海洋环境的生物群落和物质循环。本文采用高通量测序技术获得三沙永乐龙洞内沉积物中的细菌种群组成特征,以期为揭示细菌在蓝洞内物质循环中的作用提供基础数据。2017年3月在三沙永乐龙洞内约150 m深处斜坡相距10 m（152 m和162 m深处）和洞底300 m三个深度收集沉积物样品,采用Illumina MiSeq测序技术,比较研究三个不同深度沉积物中的细菌种群特征。测序共获得121690条优质序列,分类分析共检测出53个门、301个属和546种细菌。152 m、162 m和300 m深度沉积物中的细菌种群Shannon多样性指数分别为5.66、5.72和5.55。三个深度沉积物细菌种群在组成及其相对丰度上都存在明显差异,同时物种组成上又存在一定相似性和重叠情况,如Chloroflexi（绿弯菌门）和Proteobacteria（变形菌门）在三个深度沉积物中都为优势门,但其相对丰度不同,Chloroflexi的相对丰度分别为44.73%（152 m）、18.42%（162 m）和4.98%（300 m）,Proteobacteria的相对丰度分别为13.29%（152 m）、23.00%（162 m）和44.88%（300 m）。分类分析还发现了很多参与硫素循环的菌类,如绿硫细菌、脱硫酸盐还原菌、脱硫酸盐菌、脱硫球菌、硫微螺菌等,它们在不同深度沉积物中的相对丰度存在明显差异,表明在龙洞沉积物中硫素循环非常活跃,同时在不同深度沉积物中细菌参与的硫素循环步骤明显不同。