海洋微生物来源的天然产物开发研究进展

综述了近年来海洋微生物来源天然产物研究的新进展,总结了该类天然产物的开发策略.通过对样品采用不同的预处理方式、不同的分离培养基以及新的培养方法,讨论如何获得海洋来源的特有微生物和增加海洋来源微生物类群的多样性.阐述了在海洋微生物天然产物的开发过程中,采用宏基因组技术及基因组测序等手段,来发现难培养或不可培养微生物中的天然产物以及处于"沉默"状态的天然产物.最后介绍了异源生物合成、组合生物合成以及核糖体工程等技术在海洋微生物天然产物开发和改造中的应用,并举例论述了海洋微生物天然产物的开发.     

拟南芥硫酯酶基因(atfata)在大肠杆菌中的表达及其对游离脂肪酸合成的影响

硫酯酶催化脂酰ACP(酰基载体蛋白)水解生成游离脂肪酸和ACP载体蛋白,能够解除脂肪酸合成与磷脂合成的偶联,是获得游离脂肪酸的关键基因.将拟南芥的硫酯酶基因atfata克隆到原核表达载体pET30a上,在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达了His-tag融合蛋白,经SDS-PAGE检测获得特异性表达条带.对该重组菌株进行摇瓶发酵实验,GC-MS检测表明其与对照菌株脂肪酸组成并未发生变化;但其脂肪酸产量达到232.06 mg/L,比对照菌株提高了70%;同时胞外游离脂肪酸产量达到了33 mg/L,占总脂肪酸含量的15%,是野生菌株胞外脂肪酸产量的7倍.图3表2参17     

某石油污染地下水溶解性无机碳低异常的微生物地球化学成因探析

微生物地球化学作用往往导致石油污染场地地下水中溶解性无机碳(DIC)升高,而华北某石油污染场地地下水DIC低异常明显.为究其机理,在水文地球化学分析和16S rRNA基因高通量测序基础上,结合含水层结构及流场特征,剖析了地下水水化学和微生物两方面作用,辨识了地下水中DIC变异的主导因素,揭示了其中的生物地球化学作用的机理,发现该场地地下水DIC低异常可能与地下水中具有较高浓度钙镁离子和较高活性自养微生物有关,自养微生物代谢及诱导产生碳酸盐岩沉淀作用极可能是该场地地下水中DIC低异常的成因.推测机理为:Hydrogenophaga和Sedimentibacter等菌属微生物在氢化酶的作用下产氢气,Hydrogenophaga、Pseudomonas、Pseudoxanthomonas、Polynucleobacter等固碳微生物和产甲烷微生物利用氢气作为能源,将DIC合成有机碳,并产生碱性微环境,促使Ca~(2+)和Mg~(2+)与DIC反应形成碳酸钙镁沉淀.     

再生水补给型城市景观水体中抗生素抗性基因的污染特征——以圆明园为例

由于抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)对环境和人类健康存在潜在威胁而逐渐受到人们的重视,高人口密度城市中典型景观水体是ARGs储存库和传播媒介.本研究采用实时荧光定量PCR技术,研究了圆明园不同点位的ARGs污染情况和分布特征.结果表明:园区中ARGs的绝对丰度范围在n.d.(未检出)～1.08×10~9copies·L~(-1)之间;园区进水口目标ARGs的丰度低于末端,表明封闭的水体可能为ARGs的积累提供了理想培养基.在所检测基因中,磺胺类ARGs占主导,ARGs的绝对丰度依次为:sulIIsulImefAtetQtetMermB.磺胺类ARGs与指示微生物粪大肠菌群和大肠杆菌间存在显著相关性,表明指示微生物在ARGs的传播中可能起着关键作用.     

土壤中塑料与微生物的相互作用及其生态效应

聚焦于土壤环境中包括微塑料在内的塑料污染,综述了微生物与土壤塑料相互作用的最新研究成果.主要内容包括：（i）土壤塑料的来源、迁移及其在土壤中长期贮存的基本特征;（ii）土壤微生物对塑料的影响;（iii）塑料污染对土壤微生物群落及酶活性、土壤动物、农作物生产以及对全球陆地生态系统功能的影响.最后,本文展望了未来相关研究的重点方向,包括功能微生物、实验参数设置、塑料圈、塑料与土壤微生物的大尺度及长期研究等,为从微生物角度认识和解决土壤塑料污染问题提供参考.     

酸性矿山废水对沉积物真核微生物群落的影响

对受酸性矿山废水污染的橫石河上游到下游水体和沉积物中理化参数以及沉积物中真核微生物的多样性进行系统调查,使用斯皮尔曼相关性分析和典范对应分析（CCA）甄别真核微生物群落的主要环境胁迫因子.结果表明：橫石河中真核微生物优势种群为真菌门（Fungi）（4.51%~86.69%）、绿藻门（Chlorophyta）（0.61%~77.36%）和纤毛虫门（Ciliophora）（0.81%~34.91%）.沉积物中真核微生物群落Alpha多样性随酸性矿山废水污染梯度降低而逐渐升高.与原核微生物群落不同,酸性矿山废水环境沉积物中真核微生物群落结构的变化主要受硫酸根和电导率的影响.     

区域地下水环境演化的分子生物学特征——以太行山前平原浅层水为例

以太行山前平原大沙河流域的典型区域浅层地下水为研究对象,沿岸布点采集样本94组,采用基于16S rRNA基因的高通量测序技术,以硝酸盐、溶解氧、化学需氧量为环境因子,分析指示环境因子演化的微生物群落结构特征及功能性指示菌属.结果显示：采用累积概率分布法将样品分为背景（B）、硝酸盐污染（N）、有机污染（O）、有机硝酸盐复合污染（O_N）4组,该分类与地下水质量标准的I类、Ⅱ类水分类相近;污染使种群结构趋于一致,且有机污染可使微生物群落丰富度降低;不同污染类型导致环境演化的功能性指示菌属分别为：Micromonospora和unclassified_f_Micromonosporaceae指示有机污染,Chryseobacterium和Streptomyces指示硝酸盐污染,Pseudomonas和Microvirgula指示硝酸盐和有机复合污染.以上构建的分子生物学方法可为区域环境调查及微生物修复提供理论依据.     

氮磷添加对盐渍化草地土壤微生物特征的影响

盐渍化草地土壤养分含量低,自然条件差,尤其是大量元素氮和磷的含量低于天然非盐渍化草地.盐渍化草地中的土壤微生物由于长期受盐或碱的胁迫,群落组成与结构也区别于非盐渍化天然草地.盐渍化草地土壤微生物受养分限制叠加盐碱胁迫如何响应氮、磷添加的机制尚不清楚.本研究在山西省右玉县境内的盐渍化草地进行,2017年建立了氮磷添加实验平台,包括对照、氮添加、磷添加及氮和磷同时添加的4个处理,于实验处理的第3年(2020年)测定生长季5～9月氨氧化微生物(氨氧化细菌:AOB和氨氧化古菌:AOA)、土壤真菌(fungi,F)和细菌(bacteria,B)的组成以及土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN),结合土壤盐基阳离子及pH值的变化,探讨盐渍化草地土壤微生物特征对氮、磷添加的响应及其机制.结果表明:①2020年5～9月,采样时间显著影响土壤AOA和AOB的丰度、细菌真菌组成及微生物生物量;土壤微生物的季节动态是由土壤含水量,生长季降水分配及植物因素共同调控的.②与对照组相比,AOA/AOB的比值在氮添加处理下显著降低51％;磷添加对土壤微生物特征(氨氧化微生物、细菌真菌组成和微生物生物量)无显著影响;在氮和磷同时添加处理下,AOB的丰度显著提高了 64.1％,AOA的丰度无显著改变,但AOA/AOB显著降低59.6％.③单独氮或磷添加对土壤pH值无显著影响,但氮和磷同时添加显著降低了土壤pH值;尽管氮、磷添加对土壤盐基阳离子无显著影响,结构方程模型结果显示,土壤盐基阳离子对土壤微生物(细菌和真菌组成)具有直接的调控作用.④土壤含水量对土壤微生物的变异具有较高的解释度.因此,本研究表明AOB对养分添加的响应比较敏感,短期氮和磷添加提高AOB的数量,促进氮的周转.     

重金属污染对土壤微生物生态功能的影响

数量庞大、种类繁多的土壤微生物作为地球化学的物质循环与能量转换的主要参与者,其自身及所参与的生化过程都会受到重金属污染的严重影响.通过研究土壤重金属污染的微生物生态效应,可以建立重金属污染土壤的微生物评价指标体系,而评价体系的建立有利于土壤环境质量的监测与风险评价.论文就重金属污染对土壤微生物生物量及其多样性,对有机质降解、N传输、酶活性等微生物过程影响的研究现状进行了较全面系统的评述.在此基础上,提出了该类研究中存在的问题,包括研究区域南多北少的问题以及研究中难以排除其他环境因子干扰等问题.针对这些问题,论文指出以后应进一步加强分子手段的多方位应用并建立综合可行的被污染土壤的微生物评价体系.     

Quantification of TiO2 and ZnO nanoparticles in wastewater using inductively coupled plasma optical emission spectrometry

Abstract

The applicability of inductively coupled plasma optical emission spectrometry has been examined for determination titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in industrial wastewater samples. The extraction and preconcentration of the nanoparticles were achieved using ligandless ultrasound-assisted surfactant-based dispersive liquid–liquid microextraction. Under optimized conditions, the developed method had limits of detection (LOD) of 2.7?ng L^?1 for Ti and 3.6?ng L^?1 for Zn resulting from dissolved TiO₂ and ZnO nanoparticles. The relative standard deviation values for intraday precision were 2.5% and 3.1% for TiO₂ and ZnO, while the interday precision was 4.5% and 5.0%. Percentage recoveries ranging from 98% to 100% were obtained. Finally, the applicability of the method was examined by analyzing spiked samples and wastewater samples collected from textile, cosmetic and paint industries.