基于高通量定量PCR研究城市化小流域微生物污染特征

水体微生物污染(包括致病菌、病毒、寄生虫)会引起多种传染病和寄生虫病,对生产生活用水安全和人体健康造成重要威胁。本研究应用基于Taq Man探针的高通量荧光定量PCR技术对厦门市后溪流域冬季微生物污染进行检测,包含了5种粪便污染源(人源、反刍动物源、猪源、家禽源、狗源)微生物源示踪分子标记物与12种病原微生物。结果表明,该流域在上游及水库5个位点没有粪便污染,仅在其中一个水库位点检测出棘阿米巴,微生物污染极小;中下游检测出人类、反刍动物、猪、家禽、狗粪便污染,并且检测出产气荚膜梭菌、肠聚集性大肠杆菌、肠毒素型大肠杆菌、幽门螺杆菌、霍乱弧菌、副溶血弧菌、棘阿米巴、克雷伯氏肺炎杆菌等病原菌,其中流经旧城区居民生活生产区水样微生物污染严重,下游新城区微生物污染较小。这些结果暗示着城市人类活动是流域微生物污染主要来源,应从污染源头加强微生物污染控制。     

长江干流浮游细菌群落结构及影响因素

为研究长江干流浮游细菌群落结构的空间分布规律及其环境影响因素,针对细菌16S rRNA基因,采用定量PCR和高通量测序技术,对2015年和2016年采集的长江干流自四川泸州到上海吴淞口共计40个样点进行分析。结果表明：水体中浮游细菌16S rRNA基因丰度为2.64×106~1.44×109 copies/L。上游（泸州至秭归）、中游（宜昌至湖口）和下游水体（湖口至上海入海口）的α多样性在3组间都没有呈现出显著差异性。长江干流浮游细菌在门水平上主要由变形菌门（Proteobacteria,7.49%~86.53%）、放线菌门（Actinobacteria,0.27%~54.72%）、厚壁菌门（Firmicutes,0.03%~90.95%）、拟杆菌门（Bacteroidetes,0.50%~45.36%）和异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus,0.00%~23.96%）构成。在属或科水平上主要由丛毛单胞菌科（Comamonadaceae,0.03%~65.67%）、CL500-29_marine_group（0.00%~24.23%）、hgcI_clade（0.00%~28.82%）、芽孢杆菌属（Bacillus,0.00%~90.88%）和氢噬胞菌属（Hydrogenophaga,0.03%~38.55%）组成。从上中下游水体的浮游细菌群落组成来看,上游水体相对丰度最高的类群为Bacillus（0.00%~90.88%）,中游和下游为Comamonadaceae（分别为0.60%~65.67%和2.87%~50.64%）。造成上中下游水体中浮游细菌群落组成差异的环境因子各不相同：影响上游的主要为pH和悬浮颗粒物（SS）,影响中游的主要为溶解氧（DO）,影响下游的主要为DO、水温（WT）和总磷（TP）。     

ABR-MBR工艺反硝化除磷微生物群落特征分析

为了揭示ABR-MBR组合工艺中反硝化除磷微生物种群演替规律,采用Miseq高通量测序技术考察了该工艺在不同运行阶段除磷功能区的微生物群落结构。结果表明,硝化液回流比逐步从150%提升至300%可促进反硝化除磷菌大量富集,促进系统的启动和稳定运行;系统在运行过程中始终保持较高的微生物多样性;优势微生物种群均以变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,最大丰度分别为55.13%和7.76%,且变形菌门功能性微生物主要集中在γ-变形菌纲(Gamaproteobacteria);功能性除磷菌属主要为气单胞菌属(Aeromonas),假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium);其中在逐步提升硝化液回流比过程中气单胞菌属(Aeromonas)被大量富集,其在γ-变形菌纲(Gamaproteobacteria)的相对丰度由5.30%上升至41.49%并在系统后续运行中维持主导地位。系统除磷效果与功能性除磷微生物相对丰度的变化密切相关。系统中微生物种群的多样性和功能微生物的结构稳定性为ABR-MBR工艺的稳定运行和高效处理提供了保证。     

贝莱斯芽孢杆菌ES2-4的生防潜力及全基因组分析

葡萄座腔菌（Botryosphaeria dothidea）引起的苹果轮纹病易对苹果贮藏造成严重经济损失.从果园土壤中分离到一株细菌ES2-4,平板对峙试验显示其对葡萄座腔菌的抑制率为79.5%（扫描电镜观察到菌丝畸形）,其无菌发酵滤液处理苹果果实亦可显著抑制苹果轮纹病的发病程度.为探究其拮抗机制,采用Illumina和Pacbio第三代测序技术对菌株进行全基因组测序分析,基于管家基因gyrA测序鉴定,结合平均核苷酸一致性（ANI）和数字DNA杂交（dDDH）的比较基因组分析,将ES2-4鉴定为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）. ES2-4基因组长3 929 792 bp,平均GC含量46.5%,共编码基因4016个,不含质粒.antiSMASH共预测到次级代谢产物基因簇14个,其中9个与surfactin、iturin、fengycin、macrolactin、difficidin、bacillaene、bacilysin、bacillibactin、amylocyclicin化合物合成相关基因簇完全一致或高度相似.此外,其基因组存在能够降解真菌细胞壁的糖苷水...     

天津临港滨海湿地公园水体细菌种群特征

为了解天津临港湿地公园不同季节不同功能区水体细菌种群及其差异特征,采用高通量测序技术分析了湿地进水口、潜流湿地区、景观水体区及出水口水体中夏秋季的细菌种群结构,并采用主成分分析法分析其主要环境影响因素.结果表明:细菌Shannon多样性指数夏季为4.25～5.14,秋季为3.07～4.32,种群丰富度Chao指数夏季为...     

好氧反硝化菌株的鉴定及其反硝化特性研究

从活性污泥中分离得到1株好氧反硝化细菌C3,并对其反硝化能力进行了研究.结果表明,C3菌株在好氧条件下能有效去除培养液中的硝酸盐氮,其脱氮率可达90％以上.通过对该菌株的形态观察,生理生化实验以及16S rDNA序列分析,确定菌株C3为假单胞菌（Pseudomonassp.）,同时分析了其在系统发育中的分类地位.对菌株C3的生态影响因子研究表明,其反硝化最适宜的温度和pH值分别为30℃和7.0.和其他已报道的好氧反硝化菌相比,C3菌株有着更高的氧耐受浓度.C/N对菌株C3的好氧反硝化能力有很大影响,其最适宜的碳氮比是在5.5～6.0,在此区间能进行完全的反硝化.     

长江流域河流和湖库的浮游细菌群落差异

在长江流域自江源区至入海口的干流重点区域、八大一级支流和多个重点湖库设置了 177个样点开展浮游细菌调查,采用基于细菌16S rRNA基因的单分子实时测序技术研究浮游细菌群落的空间分布差异,期望在更广的调查范围和更高的物种注释精度上阐明长江流域浮游细菌群落结构的分布特征.首先分析了各采样点浮游细菌的α多样性状况,发现长...     

强化反硝化除磷的新型多级缺氧-好氧工艺

基于多级缺氧-好氧(MAO)工艺和反硝化除磷理论,设计一种具有反硝化除磷功能的新型MAO工艺(DPR-MAO).实验探究了该工艺的脱氮除磷效能以及各反应池的微生物群落特征.工艺运行结果表明,稳定期COD、TN、NH4+-N和TP的平均出水浓度分别为7.07,9.04,0.34,和0.49mg/L,平均去除率分别为98％...     

武进港流域地表水中新污染物的高通量筛查与源解析

新污染物长期存在于水环境中,其对生态、人类健康存在的潜在危害和风险是不可忽视,而研究其在地表水中的分布特征及其来源可对新污染物的源头治理与管控提供帮助.武进港是太湖西北部的主要入湖河流之一,为了解武进港流域新污染物的分布,采用液相色谱-高分辨率质谱仪（LC-HRMS）对19处地表水样（包括主河道12个水样、支流7个水样）和污水处理厂出水水样中的新污染物进行高通量筛查.共识别出294种新污染物,其中药物类和农药类新污染物占比较大,分别为35.4%和32.3%.主成分分析表明,污水处理厂出水受新污染物污染的情况与地表水具有显著差异,同时19个地表水点位中,新污染物的分布在武进港流域存在南北地区差异.通过Mann-Whitney U检验,并绘制火山图,北部筛选出70种特征新污染物,其中药物类新污染物占比最大,为48.6%,包括咖啡因、金刚烷胺、缬沙坦等.南部筛选出17种特征新污染物,农药类占比最大,为52.9%,包括2-甲基-4-氯苯氧乙酸（MCPA）、灭草松等.相关性分析结果显示,农药类特征新污染物与农田占比呈正相关.     

退役铀矿优势植物根际微生物群落特征分析

为了解退役铀矿优势植物的根际微生物群落组成、土壤理化性质、放射性及其伴生污染之间的关系,文章测定了退役铀矿区7种优势植物根际土壤的理化性质,采用高通量测序分析根际微生物群落组成,采用冗余分析探究微生物群落与环境因子之间的关系。结果表明,多数优势植物根际土壤中的砷、铅、镉、锌、铀的含量都高于当地背景值。根际土壤细菌群落组成前10的门为酸杆菌门、放线菌门、变形菌门、未知细菌门、泉古菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、疣微菌门、拟杆菌门、未知古菌门,相对丰度80.9%～89.0%;真菌组成前10的门是被孢霉门、子囊菌门、担子菌门、毛霉门、壶菌门、球霉门、罗兹菌门、芽枝霉门、油壶菌门、单毛壶菌门,相对丰度82.4%～96.5%;其中有大量与重金属抗性及植物促生有关的微生物类群,不同植物根际土中有特定微生物属的富集。RDA分析表明,影响微生物群落变化的主要驱动因素是铬、砷和铅。矿区优势植物的生长提高了土壤微生物的多样性,并与根际微生物形成了特有的共生体以适应污染。该研究表明,污染区优势植物及其招募的微生物组成的共生体在未来生物修复中具有应用潜力,为后期植物-微生物联合修复材料的筛选奠定了理论基础。