微生物胞外聚合物γ-聚谷氨酸分子微观构型变化中的离子特异性效应

微生物胞外聚合物对金属离子的络合影响其形态、流动性、生物利用度和生物修复的效率,在生物处理和生物修复中起到关键作用.本文研究了一种常见土壤微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus lichenformis)生产的胞外聚合物γ-聚谷氨酸(γ-PGA)与钙、镁、铅离子结合前后的分子构型变化.结果表明,pH对γ-PGA的二级结构具有显著影响,而离子强度(0～50 mmol·L~(-1))对γ-PGA的二级结构影响不大.Ca~(2+)和Mg~(2+)的加入对γ-PGA二级结构并无影响,而Pb~(2+)的加入则对γ-PGA二级结构产生了显著影响.酸性条件下,γ-PGA结构通过两种分子内氢键稳定,形成稳定的α-螺旋结构,随着pH上升,侧链和骨架之间的氢键被破坏,加上不断增加的静电排斥力,使其α-螺旋结构向更加无规的β-折叠和无规线团结构转变.Pb~(2+)的加入不仅会破坏侧链和骨架之间的氢键,还可能破坏骨架中CO和NH之间的氢键.而Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)虽然能够与γ-PGA络合,却无法改变γ-PGA的二级结构.     

Cr6+生物可利用度检测的微生物全细胞传感器CB10的构建及其响应特征

为实现重金属污染环境中Cr6+的生物可利用度评价,进而为Cr6+的污染治理提供可靠依据,本研究采用分子生物技术,以重金属广谱抗性菌株Cupriavidus metallidurans CH34的pMOL28质粒上铬抗性调控系统的启动子和调控蛋白基因为传感器调控元件,以北美萤火虫Photinus pyralis的萤火虫荧光素酶基因luc为报告基因构建了一种可对Cr6+生物可利用度进行检测的微生物全细胞传感器CB10,并探究了其在不同检测条下的响应特征.结果表明,微生物全细胞传感器CB10在30 min内即可响应一定浓度的Cr6+;其对Cr6+的检测最低限LOD为2μmol·L-1;当Cr6+的浓度为20～200μmol·L-1时,CB10的响应能力与Cr6+浓度线性相关,进而传感器CB10可对该范围内的Cr6+生物可利用度进行定量分析(R2=0.980 55);当重金属诱导浓度为10～50μmol·L-1时,CB10对Cr6+具有较强的响应特异性;本研究也发现,较高浓度的Pb2+、Mn2+和Sb2+也可以产生对CB10的诱导能力;诱导温度为30℃,pH为7时,CB10的响应效率最高;诱导温度为15～30℃,pH为4～7时,CB10响应能力表现稳定.CB10具备较强的响应速率、灵敏度、特异性和稳定性,具备对水体重金属进行快速检测和土壤重金属的生物可利用进行评价的潜力.     

Screening for a new Streptomyces strain capable of e cient keratin degradation

Keratinous wastes could be degraded by some microorganisms in nature. Native human foot skin （NHFS） was used as sole nitrogen source to screen microorganisms with keratin-degrading capability. From approximately 200 strains, a strain of Streptomyces sp. strain No. 16 was found to possess the strongest keratinolytic activity, and the total activity in the culture was 110 KU/ml with specific activity of 2870 KU/mg protein （KU： keratinase unit）. Substrate specificity test indicated that the crude keratinase could degrade keratin azure, human hair, cock feathers and collagen. The optimal pH of the crude keratinase ranged from 7.5 to 10 and the temperature ranged from 40℃ to 55℃. Metal chelating agent ethylenediamine tetraacetic acid obviously stimulated the keratinolytic activity but suppressed the proteolytic activity. To our knowledge, this is the first report on specific induction of keratinases by NHFS from an actinomycete. Moreover, excellent characteristics of its crude keratinase may lead to the potential application in waste treatment and recovery, poultry and leather industry, medicine, and cosmetic development.     

金泽水库浮游植物功能群时空变化特征

于2018年7月—2019年6月对金泽水库浮游植物进行调查,研究浮游植物FG功能群时空变化及其与环境因子的关系,探讨进、出水口浮游植物群落特征异同的原因.调查期间,该水域整体处于轻到中度富营养化水平,库内共检测出浮游植物8门139种,主要由蓝、绿、硅藻门种类构成,共25组功能群,优势功能群有M、H1、L_O、K4组,喜好富营养水体环境,所属种类主要为蓝藻门,以微囊藻属为代表的M功能群为绝对优势功能群;进、出水口分别有7门87种、7门102种,分属于23组、20组功能群,优势功能群分别有5组、9组,两个点位种属相似度超过0.6,达中等相似,共有优势功能群为M、H1、L_O、K 4组,主要为蓝藻门种类,M功能群为绝对优势功能群.库内生物密度月变化为280.1162×10⁴ ~1750.7050×10⁴ cells·L^-1,出水口生物密度年均值比进水口降低29.78%,但差异不显著,蓝藻的生物密度决定着库内藻类生物密度月变化及进、出水口藻类生物密度年均值的差异.冗余分析结果显示,环境因子对库内浮游植物解释率为53.59%,占绝对优势的M 功能群,受总氮影响较大且正相关.研究结果表明,库内一系列净化措施有一定作用,但受来水影响,该水库仍有水华暴发的风险,需调整库内净化策略,加强净化水质,以保障饮用水安全.     

东部平原矿区复垦土壤微生物群落特征及其组装过程

复垦对恢复矿区土壤生产力极为重要,但复垦土壤生产力重建的微生物学机制尚不清晰.为此,采集复垦8 a、复垦11 a、复垦14 a和复垦17 a这4个复垦时长和1个未复垦对照共75个表层土样进行16S rRNA扩增子高通量测序,分析微生物群落组成、潜在功能及其组装机制.结果表明：(1)群落丰富度随复垦时间增加而增加,且高于对照样.但群落多样性和均匀度却随复垦时间增加而降低(P<0.05);(2)复垦土壤中酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)占主导地位,且前两者相对丰度显著高于对照样(P<0.05),后两者则相反(P<0.05);(3)复垦土壤中辅酶转运与代谢、翻译、核糖体结构与生物发生等8种功能呈正向演替,随复垦时长不断增强;(4)平原矿区微生物群落生态网络模块性良好,且关键类群多属酸杆菌门和拟杆菌门.群落组装以确定性过程为主导,同质性选择贡献最大,主要受当地特殊环境操控.这些发现为改善复垦土壤生产力和生态服务提供了理论依据.     

五大连池水体氮和磷代谢相关的微生物类群分异特性

为阐明东北典型湖库水体中与氮和磷代谢相关的微生物类群的时空分布及其与主要水质指标的相互关系,以五大连池为重点研究对象,调查水体中4种细菌生理类群——AB(氨化细菌)、DNB(反硝化细菌)、OPB(有机磷分解菌)和IPB(无机磷溶解菌)的分布特征.结果表明:4种细菌生理类群数量季节变化规律明显,其中AB,OPB和IPB均在夏季达到峰值,平均值分别为2.8×105,1.1×104和1.6×104 CFU/mL,而DNB的数量则是在秋季相对较高,平均值为1.3×103 mL-1;同时不同点位之间微生物类群的分布也存在一定的差异性.微生物类群与相关水质指标之间的统计分析表明,水体中AB的数量与ρ(TN)和ρ(NH3-N)密切相关,相关系数(r)分别为0.813(P<0.05)和0.933(P<0.01);OPB和IPB的数量与ρ(TP)呈显著正相关;相比ρ(NO3--N)而言,DNB与ρ(NO2--N)之间的相关性更为明显(r=0.846,P<0.05).      

春季昌江大型底栖无脊椎动物群落结构及功能摄食类群的空间分布

于2009年4~5月采集鄱阳湖支流昌江的大型底栖无脊椎动物,研究其物种组成及其功能摄食类群的空间分布状况,并通过功能摄食类群组成评价昌江流域河流的生境状况.结果表明:四节蜉、宽基蜉、细蜉和多突癞皮虫为昌江的优势类群,其中四节蜉为昌江流域内4条支流共同的优势类群.冗余分析表明,昌江底栖动物主要受水体中总溶解固体和溶解氧的影响.收集者为昌江各支流主要的功能摄食类群;对昌江流域支流间功能摄食类群参数进行比较发现,指示物质循环方面的参数为昌江干流>北河>东河>大北河,指示物质的纵向输送能力方面的参数为大北河>东河>北河>昌江干流,指示沿岸物质的输入方面的参数为大北河>昌江干流>东河>北河.对各功能摄食类群参数和环境因子进行相关分析,流量的增加会加速河流中沿岸凋落物的输入,水温的升高会加速凋落物的分解,进而会增加河流中有机碳和其他溶解物质的含量.     

不同强度冷刺激对大鼠心脏、大脑、睾丸和肺脏中CIRP表达的影响

采用Western blot和实时荧光定量RT-PCR方法,研究不同强度不同时间冷刺激后大鼠心脏、大脑、睾丸和肺脏中冷诱导RNA结合蛋白(CIRP)的表达情况.结果表明:常温(20℃±1℃)下大鼠4种组织中均存在一定的CIRP的表达;急性冷刺激组(-10℃±1℃、-4℃±1℃、0℃±1℃、4℃±1℃)心脏、大脑和睾丸中CIRP mRNA表达在冷刺激0～6 h呈上升趋势,6 h时达到最高值,随后呈下降趋势,肺脏中CIRP mRNA表达在0～6 h呈下降趋势,在6 h时达到最低值,随后呈上升趋势;慢性冷应激组(10℃±1℃)大鼠心脏、大脑和睾丸3种组织中CIRP mRNA在不同时间点(1周、2周、3 W周)的表达均高于正常对照组(P>0.05),肺脏CIRP mRNA表达均低于对照组(P>0.05),并且同一组织不同时间点之间差异不显著(P>0.05).可见冷刺激后CIRP的表达存在一定规律并且表现出组织特异性,可能与组织保护特异性有关.     

亚硝酸盐氮胁迫对罗非鱼(GIFT Oreochromis niloticus)血清非特异性免疫酶活性的影响

试验设置了不同浓度亚硝酸盐氮(空白对照、0.75 mg·L-1、1.50 mg·L-1、3.00 mg·L-1和5.00 mg·L-1),研究了亚硝酸盐氮胁迫对罗非鱼(GIFT Oreochromis niloticus)血清非特异性免疫酶(溶菌酶、碱性磷酸酶、补体 C3)活性的影响.结果表明:罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体 C3活性均呈现出随亚硝酸盐氮浓度升高而降低的趋势,且当亚硝酸盐氮浓度小于1.50 mg·L-1时,罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体 C3活性与对照组相比差异不显著(P>0.05),说明低于1.50 mg·L-1的亚硝酸盐氮不会对罗非鱼机体免疫力产生显著影响;而高于3.00 mg·L-1的亚硝酸盐氮胁迫能够显著(P<0.05)降低罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体 C3活性,最大下降率分别达到31.75%、27.40%、14.43%,从而显示出高浓度亚硝酸盐氮(>3.00 mg·L-1)能够对罗非鱼机体产生强烈的氧化胁迫和免疫损伤,导致机体免疫力下降,增加罗非鱼对致病菌的易感性.本研究认为,3.00 mg·L-1可能是亚硝酸盐氮胁迫引起罗非鱼机体免疫力显著降低的阈值     

含油污水对土壤线虫群落功能结构的影响

为了解污染程度不同的湿地中线虫群落功能结构的变化,于2011年10月对大庆油田附近受含油污水影响程度不同的4个典型湿地进行调查.共分离得到4 229条土壤线虫,隶属于24科32属,其中,食细菌性线虫和食真菌性线虫是研究区域的主要营养类群.研究结果表明,不同污染程度的含油污水中土壤线虫群落的个体数量、种类组成和营养类群均存在一定差异,其中,随着污染程度的增加,土壤线虫的个体密度呈递减趋势,且群落间差异显著(P0.01).c-p类群组成结构特征结果表明:c-p2类群所占比例最大,其次是c-p1和c-p3类群,生活策略以r-对策为主,受含油污水的影响,线虫通过大量繁殖来应对环境的干扰.各污染样地土壤线虫的富集指数(EI)均大于50,结构指数(SI)均小于50,表明受污染样地受干扰程度较高,土壤食物网受一定程度干扰,而未污染样地富集指数(EI)小于50,结构指数(SI)大于50,表明未污染样地无干扰,食物网处于结构化状态.土壤理化性状与线虫营养类群及c-p类群存在明显的相关关系.本研究表明含油污水对土壤线虫群落功能结构存在一定的影响,土壤线虫可作为受含油污水污染的土壤生态系统中一个重要的生物指示因子.