异养条件下高氯酸盐降解细菌群落变化研究

了解特定环境中高氯酸盐(ClO-4)降解菌的群落组成,对ClO-4的降解具有重要的指导意义。通过添加醋酸盐作为电子供体降解ClO-4,利用高通量测序(HiSeq 2000)的方法获得了复杂环境中生物群落的组成,对比了降解前后菌种结构的变化。结果表明,补充醋酸盐的降解体系(Acetate Degradation,AD)将10 mg/L ClO-4降至检出限以下需100 h。降解完毕后代表性的ClO-4降解菌Dechloromonas的相对丰度为0.2%,与原始活性污泥相比无明显差别;另一典型ClO-4降解菌脱氯菌属Azospira相对丰度为3.2%;一些同时参与ClO-4降解和脱氮作用的细菌如假单胞菌属Pseudomonas也有检出,相对丰度为8%。异养条件下ClO-4降解是假单胞菌属Pseudomonas和脱氯菌属Azospira起主导作用。AD体系内菌种多样性小于原始活性污泥。电子供体的加入使活性污泥类的混合体系内生物群落结构单一化,使降解基质具备了在特定环境下针对某种污染物降解的能力。     

酸性矿山废水影响下水库真菌群落特征与环境因子研究

水体浮游真菌是水生生态系统中重要组成部分。为探明水库水体真菌群落结构的变化特征及其与环境因子的相关关系,该文运用高通量DNA测序技术诊断水库水体真菌群落结构的异质性,并结合主成分分析方法研究真菌群落与各水质参数的关系。结果表明,受酸性矿山废水(AMD)影响的水库水体EC、DO、SO_4~(2-)及重金属值较高,而pH和DOC含量较低。pH变化范围在4.78～6.13,SO_4~(2-)浓度范围在384.13～718.66 mg/L,EC变化范围在399.00～1 177.00μS/cm。水体真菌群落高通量DNA测序共发现2 073个分类操作单元(OTUs),隶属8个门20个纲240个属,各水库水体优势菌门主要有担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),毛霉菌门(Mucoromycota)和顶复亚门(Apicomplexa)是未受酸性矿山废水影响水库水体中除担子菌门、子囊菌门和壶菌门外的2个优势门类。主成分分析表明Ascomycota、Basidiomycota和Chytridiomycota受DO正向调控,而与pH、EC、NH_4~+-N、DOC、SO_4~(2-)及各重金属离子(Pb~(2+)、Mn~(2+)和Ni~(2+))呈负相关关系。DOC、水温、pH、总磷(TP)正向调控浮游真菌Mucoromycota和Apicomplexa,其中与DOC正相关性在p0.01水平,与水温在p0.05水平, EC、Eh、DO、NH_4~+-N、总氮(TN)及各重金属离子(Pb~(2+)、Mn~(2+)和Ni~(2+))与Mucoromycota和Apicomplexa呈负相关关系,其中与TN达p0.05水平。由此推测受AMD影响与未受AMD影响水库水体浮游真菌群落与水质参数关系存在异同之处。该研究结果为受AMD影响下水库水质参数与真菌群落结构的偶联机制提供科学依据。     

新疆且末地区沙尘暴过程中空气细菌群落结构变化的比较

采集新疆且末地区沙尘暴空气微生物样品,揭示沙尘暴前期、中期和后期细菌多样性和群落结构差异,为沙尘暴灾害预警提供依据.采用16S rRNA基因高通量测序技术,研究其菌群组成、丰度、优势菌群及与环境因子的相关性.新疆且末地区沙尘暴空气样品中共获得740364条有效序列,聚类为156个可操作分类单元（Operational Taxononmic Units）,包括9个门,87个属.门水平上,丰度最高为变形菌门（Proteobacteria,80.52%）,其次为拟杆菌门（Bacteroidetes,20.96%）、放线菌门（Actinobacteria,5.84%）和厚壁菌门（Firmicutes,2.63%）;在属水平上,优势属为不动杆菌属（Actinobacteria）、假单胞菌属（Pseuodomonas）、鞘氨醇宝盒菌属（Sphingobacterium）、海洋杆菌属（Ponibacter）.沙尘暴中期空气细菌的Chao 1（135.013）、ACE（130.424）、Shannon（2.614）指数均高于沙尘暴前期和沙尘暴后期空气细菌多样性数值（p<0.01）.沙尘暴空气细菌主成分分析表明,不同时期的细菌群落组成差异显著.冗余分析表明,湿度和气压可能与沙尘暴空气细菌多样性呈正相关,与经度、维度、海拔和温度呈负相关.新疆且末地区沙尘暴中蕴藏着丰富的细菌资源,沙尘暴前中后期空气微生物菌落结构和物种多样性差异显著.     

454焦磷酸测序技术分析A+OSA污泥减量工艺真核生物特征

以缺氧-好氧(AO)工艺为参照,利用454焦磷酸测序技术研究了缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+ OSA)污泥减量工艺真核生物分布特征.实验结果表明,A+ OSA污泥减量工艺真核生物丰富度与多样性均低于AO参照工艺,两工艺主要真核生物门为环节动物门Annelida,纤毛虫门Intramacronucleata和SAR超类群(不等鞭毛生物Stramenopiles,囊泡虫Alveolates,有孔虫Rhizaria),Annelida及SAR相对含量在减量工艺中明显减低.纲水平分类结果表明,前口纲Prostomatea在减量工艺中消失,寡膜纲Oligohymenophorea在减量工艺贮泥池中成为优势真核生物.A+OSA污泥减量工艺贮泥池中选择性富集真核生物Oligohymenophorea表明微型生物捕食作用存在该工艺中,对减量工艺的污泥减量具有贡献.     

MPSR无污泥外排系统长期运行机制分析

针对日益凸显的剩余污泥产量大、处置难的问题,实验采用微压内循环生物反应器(MPSR)在无污泥外排运行方式下处理污水.MPSR的有效容积为36L,序批式运行,运行参数为曝气量0.14m3/h,排水比50％,循环周期12h,进水温度(20±1)℃,连续运行225d.实验结果表明,MPSR具有良好的污染物去除效果,COD、T...     

潜流人工湿地基质结构与微生物群落特征的相关性

为查明造成不同基质结构人工湿地净化性能差异的微生物因素,利用高通量测序技术,研究水平潜流人工湿地基质结构与微生物群落结构的相关性.结果表明,3个对比人工湿地系统中,从床体表层到底层渗透系数逐渐升高的六层结构人工湿地(CW6)净化性能最高,其出水中COD、TN、NO-3-N及NH_4~+-N平均浓度分别为39、11、0.35及4 mg·L~(-1),其后为三层结构人工湿地(CW3),而单层结构人工湿地(CW1)的净化效果最差,平均出水浓度分别为95、21、0.60及12 mg·L~(-1).高通量测序结果显示,多层结构人工湿地中微生物OTUs略低于单层结构湿地,但其优势菌门变形菌门(Proteobacteria)和其属水平上的硝化与反硝化细菌的相对丰度却显著高于单层湿地.PCA和丰度热图分析结果显示,CW3和CW6床体中变形菌门(Proteobacteria)属水平上的微生物存在显著的空间分布差异,从而有利于污染物的分区降解,而CW1各样点间的微生物群落结构无显著性差异.     

MBR中微生物群落结构的演变与分析

为了揭示膜.生物反应器中微生物群落结构多样性的演变过程,通过细胞裂解法直接提取不同时期污泥中的基因组DNA,利用基于16SrDNA的PCR-DGGE技术获得了微生物群落的DNA特征指纹图谱,并对条带进行了统计分析和切胶测序,使用序列数据进行了同源性分析并建立了系统发育树.DGGE分析表明,在反应器运行前17d内污泥中微生物群落结构变化很大,与接种污泥的相似性系数下降到了29.2%,从而说明MBR中处理工艺和进水水质的改变导致微生物群落结构多样性降低.在试验过程中,Pscudomonas和Aeromonas hydrophila等种群一直保持着较为稳定的优势地位,也有原始种群如Bacillus sp.的消亡和以Enterococcus faecalis、Comamonas sp.、Fusobacterium sp.等为代表的次级种群的强化和演变.UPGMA聚类分析将DGGE图谱区分为3大类群并对应于各自的运行时期.测序结果表明,MBR中微生物菌群间进化距离较大,其中Proteobaeteria纲和Bacillus属细菌较多.在反应器运行后期演变为优势地位的菌群(如Comamonas sp.)加剧了膜污染物的产生和积累.     

氧四环素的微生物燃料电池处理及微生物群落

氧四环素(OTC)作为一种广谱性抗生素而被大量使用,其滥用不仅直接破坏生态系统,更容易引起微生物耐药性和抗性基因污染等问题.本研究利用微生物燃料电池(MFC)处理OTC,研究OTC在MFC不同运行时期的去除率变化情况,发现在运行150 d后,MFC对10 mg·L-1OTC的去除率在132 h达到99.0%.利用高通量测序技术分析并比较了原始接种猪粪与运行150 d后MFC阳极生物膜的微生物群落结构,发现厚壁菌门(Firmicutes)处于优势地位,但相比于原始接种猪粪,MFC生物膜上的变形菌门(Proteobacteria)的丰度从2.84%提高至8.92%~22.75%,此外,真细菌属(Eubacterium)的比例从几乎为0.00%显著提高至20.49%~49.00%.根据现有研究报道,Eubacterium spp.对多种氧杂环芳香族化合物具有一定的生物降解能力,本研究表明Eubacterium spp.可能是一类具有较强OTC降解能力的功能微生物.     

长期施用猪粪水稻土抗生素抗性基因污染研究

为了全面研究猪粪有机肥对水稻土抗生素抗性及分布格局的影响,选择295对抗生素抗性基因引物,采用高通量荧光定量PCR对水稻土中的抗生素抗性基因污染情况进行了研究.结果表明,未施用猪粪水稻土检测出66种抗性基因,而施用猪粪水稻土则检测出107种抗生素抗性基因,施用猪粪后水稻土中抗生素抗性基因种类显著增加(P<0.05).相对于未施用猪粪水稻土,施用猪粪水稻土有49种抗生素抗性基因丰度显著增加(P<0.05),其中施用猪粪水稻土中喹诺酮类/氯霉素类抗性基因的mexF的丰度相对于未施用猪粪水稻土增加1791倍.高通量定量结果表明,施用猪粪的水稻土抗生素抗性基因分布格局发生显著变化,高通量定量技术是研究环境抗生素抗性基因的一个非常实用的工具.