基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)是化能自养菌,由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性,已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而,AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术(Metagenomics)为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术,可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能,摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖,使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程,然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果,论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解,得出以下结果和结论:1)AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径,碳素固定的还原力来自NADH或者QH2;2)AAOB氮素转化的重要中间产物是NO,而非NH2OH,并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型;3)AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化,推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体;细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展,宏基因组学的升级技术(如宏转录组学、宏蛋白质组学)将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51     

一株中度嗜盐菌的分离及生物学特性

从我国内蒙古吉兰泰盐湖的样品中分离得到一株中度嗜盐细菌菌株JLT-01,研究了其形态和特性.结果显示:该菌株为杆状,革兰氏阴性,无芽孢,无荚膜,无鞭毛;最适培养温度为30℃,最适生长pH值7.5,最适生长盐度10%~12%(m/V),最适生长Mg2+浓度3.0%(m/V);能利用葡萄糖、蔗糖、半乳糖作为唯一碳源生长.脂肪酸成分分析表明在JLT-01中主要脂肪酸为C16:0与C18:1ω9c,含量分别为26.39%和20.30%.Tm法测定该菌的(G+C)含量(摩尔分数)为52.3%.以该菌的16S rRNA基因序列为基础构建了系统发育树;16S rRNA基因序列的序列同源性比对表明该菌与海杆菌属Marinobacter lipolyticus SM19T的同源性为98.0%,与Marinobacter属内其它菌株的同源性在96.0%~99.0%之间.DNA-DNA杂交实验分析显示:JLT-01与M.lipolyticus DSM15157的杂交率小于70%.结果表明,菌株JLT-01是海杆菌属的一个新菌株.     

准好氧填埋场垃圾样品中甲烷氧化菌的群落多样性分析

为了探讨准好氧垃圾填埋场中的甲烷氧化机理,本研究利用RealTime-PCR和PCR-DGGE技术对其中的甲烷氧化菌分别进行了定量分析和群落多样性分析。研究结果表明,PCR-DGGE技术可以用于垃圾样品中甲烷氧化菌的微生物多样性分析;在距导气管0、2.5、5.0、10.0和15.0 m处垃圾样品中甲烷氧化菌的数量分别为1.13×109、2.22×108、2.38×108、2.20×107和5.21×106g-1,呈现逐渐降低的趋势;垃圾样品中甲烷氧化菌的丰富度和香侬多样性指数依次为：0 m〉2.5 m〉5.0 m=10.0m〉15.0 m,此外,垃圾样品中甲烷氧化菌可归为：Methylocaldum（甲基暖菌属）、Methylobacterium（甲基杆菌属）和Methylocystis（甲基孢囊菌属）,且优势菌种为Type I型Methylocaldum。     

环境雌激素o,p′-DDT和抗雌激素氟维司群对斑马鱼胚胎的复合效应

为探究雌激素与抗雌激素的复合效应,将斑马鱼(Danio rerio)的胚胎暴露于o,p′-DDT和氟维司群2种典型的环境内分泌干扰物中,考察胚胎孵化率、孵化时间和总畸形率,并用实时荧光定量PCR技术检测Vtg1、Vtg2和ERα等雌激素效应相关基因的mRNA转录水平.结果显示,与单一化合物的暴露相比,o,p′-DDT和...     

硅藻土基复合除磷剂的制备及其吸附性能

以硅藻土为原料,通过引入钢渣复合的方法制备硅藻土基复合除磷剂,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合除磷剂进行表征,并研究投加浓度、吸附时间、pH值和温度对复合除磷剂吸附效果的影响.结果表明,与钢渣复合后,复合除磷剂中部分基团可能发生变化,晶体结构可能发生改变,出现新的晶相.静态除磷试验表明复合除磷剂的最佳反应条件:投加质量浓度2g·L-1,吸附时间1h,水样pH值为5,温度25℃.硅藻土基复合除磷剂对磷的吸附动力学行为符合准二级动力学模型;Freundlich、Langmuir和Redlich-Peterson吸附等温方程均能较好地描述复合除磷剂对磷的等温吸附特征.硅藻土基复合除磷剂对磷的理论饱和吸附量为1 428 mg·kg-1,是一种潜在的高效环保型吸附材料.     

Effects of of V,Cr single and combined stress on the growth and physiological characteristics of wheat seedling

采用水培法研究了V（Ⅴ）、Cr（Ⅵ）单一及复合胁迫对小麦幼苗生长和生理特性的影响.结果表明,无论单一或复合胁迫,随着V、Cr浓度的增加,小麦幼苗鲜重、株高、叶绿素含量均呈先上升后下降的趋势.当V≤5 mg.L-1、Cr≤10 mg.L-1,小麦的鲜重、株高、叶绿素含量均高于对照,当V〉5 mg.L-1、Cr〉10 mg.L-1,则分别比对照降低0.2%—46.8%、0.8%—40.7%和2.5%—76.9%.丙二醛含量随着V、Cr胁迫浓度的增加而增大,与对照相比,含量增加了7.5%—251.6%.在V、Cr单一胁迫下,随着金属浓度增加细胞膜透性增大,比对照增加17.8%—59.8%,根系活力则下降8.1%—53.0%;复合胁迫时细胞膜透性先下降后上升,但始终高于对照,比对照增加了0.6%—126.2%;根系活力呈先升高后下降的趋势,降低6.1%—97.3%.研究表明在低浓度范围,复合胁迫在一定程度上可以缓解单一金属对小麦的毒害,对小麦幼苗生长具有拮抗作用;在高浓度范围两种金属复合胁迫对小麦幼苗的损伤和毒害作用比单一金属伤害更为严重,表现为协同作用.单一胁迫中Cr对小麦幼苗的毒性比V大.     

超高效液相色谱串联质谱法检测鱼体中的全氟化合物

采用超高效液相色谱-串联质谱联用法(UPLC-ESI-MS/MS),建立了检测1种贝类和2种鱼类的肌肉组织中11种全氟化合物(PFCs)的分析方法.采用碱液消解做为样品前处理法,选Carbon/NH2双层SPE小柱做为净化小柱,并以ACQUITY UPLC BEH C18为分析柱,甲醇和2 mmol.L-15%甲醇乙酸铵溶液为梯度淋洗液.所选定的11种全氟化合物在6 min内就可以达到良好分离,外标法定量.平均回收率在72.1%—93.6%之间,相对标准偏差在0.6%—9.5%之间,实际检出限在3.4—26.7 pg.g-1.     

厌氧/好氧交替快速筛选聚磷菌及其生理特性的研究

通过厌氧/好氧交替的平板筛选方法,快速的筛选出除磷率高于60%的高效聚磷菌15株,并对其进行16S rDNA和生理生化测定,除2株为芽孢杆菌外,其余均为γ变形菌纲,主要以Klebsiella sp.和Pseudomonas sp.为主.菌种除磷实验表明,聚磷菌除磷能力越高,发酵终点pH值越高.聚磷菌反投加实验表明,与活性污泥52%的除磷率相比,投加后除磷率可达到73.3%,可以有效提高活性污泥的除磷能力.     

脱氧雪腐镰刀菌烯醇、黄曲霉毒素B_1和玉米赤霉烯酮对秀丽隐杆线虫的联合毒性研究

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)、黄曲霉毒素B_1(AFB_1)和玉米赤霉烯酮(ZEN)是最为常见的粮食真菌毒素,易共存于谷物产品和动物饲料中,而目前对其联合毒性的研究较少,且研究结果并不完全一致。为探究DON、AFB_1和ZEN的联合毒性作用,本论文以秀丽隐杆线虫(C.elegans)为模型,分别评估了毒素混合物AFB_1+DON、AFB_1+ZEN、DON+ZEN和AFB_1+DON+ZEN对C.elegans的生长发育(体长)和生殖能力(产卵量)的毒性作用,并用Chou-Talalay模型来判定毒素混合物的相互作用类型。研究表明,AFB_1、DON和ZEN单独染毒C.elegans时,其毒作用强弱为AFB_1ZENDON。联合染毒时,AFB_1+DON对C.elegans产生协同作用,而DON+ZEN则产生拮抗作用;AFB_1+ZEN对体长(24 h)和产卵量的毒作用随着暴露浓度的增加,由弱拮抗变为协同作用,而在毒素暴露48 h后,对线虫的生长发育呈协同作用;AFB_1+DON+ZEN除在EC50-24 h和EC75-24 h时对体长产生明显的毒性增强作用外,其他普遍表现出拮抗作用。由此表明,DON、AFB_1和ZEN对C.elegans的联合毒性作用与剂量和时间相关。     

腈菌唑不同对映体对丽斑麻蜥性腺系统的影响

腈菌唑(myclobutanil,MT)是一种应用广泛的手性杀菌剂,其手性对映体为(+)-腈菌唑(MT1)和(-)-腈菌唑(MT2)。腈菌唑手性单体具有不同的生物活性,但很少有其对爬行动物的对应选择毒性研究。为了评估腈菌唑手性单体对丽斑麻蜴性腺系统的毒性影响,将MT1(50 mg·kg-1)和MT2(50 mg·kg-1)以经口灌胃方式分别暴露给蜥蜴28 d。暴露期间,记录观察蜥蜴体重、血液中性激素(睾酮T和雌二醇E2)浓度以及性腺相关基因(3β-HSD、17β-HSD、CYP11A、CYP17、CYP19A、ER-α和AR)的表达图谱的变化。在MT1暴露组中,蜥蜴体重在28 d出现明显下降。而在MT2暴露组中,蜥蜴体重没有明显变化。雄性蜥蜴在经过1 d的暴露后,E2浓度在MT1暴露组中明显下降,而在MT2暴露组中明显上升。这些结果表明了腈菌唑手性单体的对映选择性毒性。在MT2暴露14 d后,雌性蜥蜴中CYP19A基因的表达上调弥补了体内E2浓度的降低。在MT1暴露的14 d,蜥蜴卵巢中观察到的CYP11A和CYP17基因表达下调以及CYP19A基因表达不变的这一现象解释了蜥蜴血液中E2和T的浓度减少。这些结果表明:MT1和MT2暴露对蜥蜴体内性激素造成不同的影响,而这些影响会相应改变性腺相关基因的表达。综上所述,MT1和MT2对性腺系统具有潜在的内分泌干扰效应,可能对蜥蜴造成不同程度的生殖损伤。