16S rDNA克隆文库解析AO-MBR系统中细菌种群多样性

采用分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法对缺氧/好氧膜生物反应器(AO-MBR)的好氧池与缺氧池中细菌进行了多样性研究.实验结果表明,好氧池污泥样品的克隆文库包括9个类群,其中变形菌(Proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)在文库中所占比例最大,分别为37.04％和14.81％;其次是酸杆菌(Acidobacteria)、未培养菌(uncultured bacterium)、绿菌(Chlorobi)和未培养的绿弯菌(uncultured Chloroflexi bacterium)、浮霉状菌(Planctomycetes),分别为11.11％、11.11％、7.41％、7.41％和5.56％;硝化螺旋菌(Nitrospirae)和裸藻门(Euglenozoa)所占比例相对较小,均为1.85％.缺氧池样品克隆文库包括10个类群,其中变形菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)和未培养菌(uncultured bacterium)在文库中所占比例最大,分别为27.91％、13.95％和12.79％;其次是浮霉状菌(Planctomycetes)、酸杆菌(Acidobacteria)和绿弯菌(Chloroflexi),在文库中所占比例分别为9.3％、9.3％和9.3％;硝化螺旋菌(Nitrospirae)、裸藻门(Euglenozoa)、芽单胞菌(Gemmatimonadetes)和放线菌(Actinobacteria)所占比例相对较少,分别为6.98％、8.14％、1.16％和1.16％.两池细菌的主要类群相似,但菌属及比例有所差异,变形菌是系统中的主要脱氮菌属.     

细菌群落结构对水体富营养化的响应

于2005年2月在太湖不同营养水平湖区采集水样,寞接提取水样的总DNA,以细菌16SrDNA通用引物进行V3区PCR扩增,产物经DGGE(变性凝胶梯度电泳)分离后,获得水体细菌群落的16SrDNA指纹图谱;并运用FDC(表面荧光直接计数)方法对细菌丰度进行了测定.结果表明,水体中细菌的群落结构随着水体富营养化程度的改变产生明显变化,细菌数量呈现随水体营养水平增加而上升的趋势,营养水平较低的湖心区细菌数量仅为2.87×106 cells·mL-1,超富营养化的五里湖区水体中.细菌数量高达5.92×106cells·mL-1;细菌群落多样性随水体营养水平增加呈现显著的下降趋势,在超富营养化的1#、2#采样位点,细菌DGGE主要条带数量仅为23条,在沉水植物丰富区(贡湖湾)细菌DGGE主要条带数量达33条.PCA(主成分分析)的聚类结果表明,太湖水体中不同营养水平下的细菌群落多样性可大致归为3种类型,超富营养化的五里湖区水体细菌群落结构与梅粱湾及汞湖湾存在明显不同,可以大体归为超富营养类型、藻型湖区及草型湖区类型3种.此结果反映了水体富营养化过程中,由于营养物质的增加,促进了某些类群微生物的大量繁殖,水体中微生物的生物量显著增加;生态环境条件的恶化,造成了微生物多样性的下降,这可能导致原本稳定的水生态系统脆弱化.     

从不同反应器筛选、鉴别好氧反硝化菌

采用2个序批式反应器A和B,以硝态氮为唯一氮源,采用间歇曝气,以驯化、富集耐氧脱氮污泥.反应器A,其pH约为6.3,ρ(DO)为2.2～6.1 mg/L,碳氮比(ρ(C)/ρ(N),ρ(C)以ρ(COD_Cr)计)约为9;反应器B,其pH约为6.8～7.8,ρ(DO)为 2.2～3.0 mg/L,ρ(C)/ρ(N)约为15.2个反应器的ρ(NO₃－-N)均保持为80 mg/L.当2个反应器的总氮去除率达到60%以上,则认为完成好氧反硝化菌的富集.从2个反应器中共筛选得到20株BTB阳性菌,其中8株菌株的DNA样品经PCR成功扩增,进行16S rRNA测序.测序结果提交GenBank进行Blast同源性检索,并分析比对鉴别,判断8株菌株分属于假单胞菌(Pseudomonas),戴尔福特菌(Delftia),草螺菌(Herbaspirillum)和丛毛单胞菌(Comamonas)菌属.反硝化性能测定证实8株菌株均为好氧反硝化菌.      

两株溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻特性

从富营养化池塘中筛选分离出两株溶藻细菌L7和L18,通过生理生化实验及16SrDNA测序进行鉴定,对其单一以及混合菌液去除铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)的效果进行研究,并考查其溶藻方式。结果表明:菌液的滤液有溶藻效果,溶藻细菌具有间接溶藻特性;细菌需要一定的初始浓度才能有明显的溶藻效果,初始浓度越高,溶藻效果越好;溶藻效果大致趋势为混合菌液>L18>L7;不同生长时期溶藻菌,其滤液的溶藻效果差异很大,衰减期的滤液溶藻效果好于对数生长期和稳定期的;滤液投加体积分数与溶藻效果成正相关;细菌鉴定结果表明,L7为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),L18为短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)。     

PCR-DGGE研究处理垃圾渗滤液序批式生物膜反应器(SBBR)中的细菌多样性

为了研究序批式生物膜反应器中的细菌多样性及其脱氮的微生物学机理,为工艺改进提供依据,从同步高效去除垃圾渗滤液中高氨氮和高COD的SBBR生物膜和渗滤液原水中采集微生物样品并提取微生物总DNA,使用细菌通用引物对（GC341F/907R）从总DNA中成功扩增出目标16S rDNA片段,然后对扩增的16S rDNA进行DGGE,对凝胶染色并进行条带统计分析和切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立了系统发育树.结果表明,该驯化后的SBBR生物膜和渗滤液原水中都有比较丰富的细菌多样性,驯化的生物膜细菌主要来自渗滤液原水,而且生物膜细菌在反应器正常运行时不会出现明显的群落结构变化;在该SBBR中有多种硝化细菌与反硝化细菌、好氧反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌共存,说明该反应器中可能同时存在全程硝化反硝化、同步硝化反硝化和厌氧氨氧化3种脱氮方式.研究结果为SBBR脱氮微生物机理研究提供了一些有价值的参考依据.     

二苯并噻吩降解菌筛选及16S rDNA序列分析

以DBT(dibenzothiophene,二苯并噻吩)为模型化合物,分离得到了一株能降解DBT的微生物HB2,应用HPLC对其脱硫特性进行了检测。应用PCR技术克隆到16SrDNA片段,核苷酸序列分析结果表明,该菌的16SrDNA全序列与假单胞菌存在98%的同源性,初步确定该菌在微生物系统发育学上的地位。     

一株反硝化菌的分离鉴定和系统发育分析

从反硝化反应器中分离到一株异养型兼氧反硝化细菌,命名为菌株JIN1,分离菌株为革兰氏染色阴性杆状。茵落颜色为乳白色。该菌株能以硝酸钠为唯一氮源进行反硝化作用并产生亚硝酸。部分长度的16SrDNA序列分析表明,分离菌株JIN1与Aquaspirillum菌具有99%相似,与Microvirgulaaerodenitrificans菌具有99%相似。其生化性状与Aquaspirillum菌不相符。系统发育学分析表明菌株JIN1与Microvirgulaaerodenitrificans菌关系最近。故确认菌株JIN1属Microvirgulaaerodenitrificans菌。     

Isolation, characterization and phylogenetic analysis of a bacterial strain capable of degrading acetamiprid

An aerobic bacterium, capable of degrading the new chloronicotine pesticide acetamiprid, was isolated from the sludge of pesticide factory after successive enrichment cultures and named strain FH2 which is a Gram-negative, rod-shaped, obligate aerobic org     

浮游动物DNA宏条形码标志基因比较研究

DNA宏条形码技术作为一种新型生物监测方法,在未来生态环境监测中有巨大的应用潜力。目前,浮游动物DNA宏条形码监测仍在发展阶段,需要首先对其(采样方法、引物选择和数据分析等)进行标准化和调整,然后才能用于常规流域生态监测。其中,如何选择合适的PCR扩增引物是DNA宏条形码生物监测标准化的关键问题之一。本研究比较了COI、18SV9和16S通用引物在浮游动物DNA宏条形码监测中的差异,为初步建立规范化的浮游动物DNA宏条形码监测方法提供技术支撑。结果表明,16S引物对浮游动物具有更好的特异性,其产生的操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)有88.1%属于浮游动物。虽然18SV9引物具有更高的物种覆盖度,不仅能扩增出浮游动物,还能扩增出大量藻类和真菌,但其物种识别敏感性较差,不适合浮游动物物种水平多样性监测。COI引物的浮游动物物种特异性、物种覆盖度和物种识别敏感性都适中,检出的浮游动物物种数量高于18SV9引物和16S引物,更加适合浮游动物DNA宏条形码监测。     

Validation of Bacteroidales-based microbial source tracking markers for pig fecal pollution and their application in two rivers of North China

• Pig feces is the predominant excrement produced by animal husbandry in China. • The PF, Pig-1-Bac^TaqMan, and Pig-2-Bac^TaqMan MST assays showed better performance. • The pig-specific MST assays can contribute to managing the pig fecal pollution. In China, pig feces is the predominant source of excrement produced by animal husbandry. Improper use or direct discharge of pig feces can result in contamination of natural water systems. Microbial source tracking (MST) technology can identify the sources of fecal pollution in environmental water, and contribute to the management of pig fecal pollution by local environmental protection agencies. However, the accuracy of such assays can be context-dependent, and they have not been comprehensively evaluated under Chinese conditions. We aimed to compare the performance of five previously reported pig-specific MST assays (PF, Pig-Bac1^SYBR, Pig-Bac2^SYBR, Pig-1-Bac^TaqMan, and Pig-2-Bac^TaqMan, which are based on Bacteroidales 16S rRNA gene markers) and apply them in two rivers of North China. We collected a total of 173 fecal samples from pigs, cows, goats, chickens, humans, and horses across China. The PF assay optimized in this study showed outstanding qualitative performance and achieved 100% specificity and sensitivity. However, the two SYBR green qPCR assays (Pig-Bac1^SYBR and Pig-Bac2^SYBR) cross-reacted with most non-pig fecal samples. In contrast, both the Pig-1-Bac^TaqMan and Pig-2-Bac^TaqMan assays gave 100% specificity and sensitivity. Of these, the Pig-2-Bac^TaqMan assay showed higher reproducibility. Our results regarding the specificity of these pig-specific MST assays differ from those reported in Thailand, Japan, and America. Using the PF and Pig-2-Bac^TaqMan assays, a field test comparing the levels of pig fecal pollution in rivers near a pig farm before and after comprehensive environmental pollution governance indicated that pig fecal pollution was effectively controlled at this location.