Chromium phytoextraction and physiological responses of the hyperaccumulator Leersia hexandra Swartz to plant growth-promoting rhizobacterium inoculation

● Improved Cr phytoextration efficiency was achieved by B. cereus inoculation. ● B. cereus could produce plant-beneficial PGPR factors at diverse Cr stresses. ● Enhanced resistance of inoculated L. hexandra towards elevated Cr stress. ● The majority of Cr existed in the stable forms in the tissues of L. hexandra. Phytoextraction is a promising option for purifying hexavalent chromium (Cr(VI))-laden wastewater, but the long remediation period incurred by poor growth rate of Cr hyperaccumulators remains a primary hindrance to its large-scale application. In this study, we performed a hydroponic experiment to evaluate the feasibility of promoting the growth and phytoextraction efficiency of Cr hyperaccumulator Leersia hexandra Swartz (L. hexandra) by inoculating plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) Bacillus cereus (B. cereus). In batch tests, the Cr(VI) removal rates of L. hexandra and B. cereus co-culture were greater than the sum of their respective monocultures. This was likely due to the microbial reduction of Cr(VI) to Cr(III), which is amiable to plant uptake. Besides, the PGPR factors of B. cereus, including indoleacetic acid (IAA) production, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deamination (ACCd) activity, phosphate solubilization capacity, and siderophore production, were quantified. These PGPR factors helped explain the biomass augmentation, root elongation and enhanced Cr enrichment of the inoculated L. hexandra in pot experiments. Despite the increased Cr uptake, no aggravated oxidative damage to the cell membrane was observed in the inoculated L. hexandra. This was attributed to its capacity to confront the increased intracellular Cr stress by upregulating both the activities of antioxidative enzymes and expression of metal-binding proteins/peptides. Moreover, L. hexandra could always conserve the majority of Cr in the residual and oxalic integrated forms with low mobility and phytotoxicity, irrespective of the B. cereus inoculation. These results highlight the constructed Cr hyperaccumulator-rhizobacteria consortia as an effective candidate for decontaminating Cr(VI)-laden wastewater.     

温度、碳、氮、磷对一株芽孢杆菌生长的影响

用生物学方法防治藻类危害已逐渐受到人们的重视[1] ,有研究表明 ,水体生态系统中的细菌在控制水华、维持藻类生物量的平衡中起着非常重要的作用[2 ,3] ,它可通过直接接触[4 ,5] 、分泌胞外物质[6 ] 以及与藻类竞争营养物质[7] 等方式溶藻或抑制藻类生长 ,保障水体生态系统中营养物质的循环 .本实验室从采自太湖的微囊藻藻样上分离出四株细菌并已鉴定到属[8] ,对它们生长特征进行研究将有利于发现细菌与微囊藻生长代谢之间潜在的联系 .依据Ｏｄｕｍ提出的Ｌｅｉｂｉｇ最少律 (ｌａｗｏｆｍｉｎｉｍｕｍ) ,限制藻类生产量的物质是Ｃ、Ｎ、Ｐ[…     

纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能及相关机制研究

抗生素的滥用导致细菌耐药问题日益严重,人类迫切需要开发出新的抗菌药物以减少细菌耐药问题。基于纳米银制备而成的纳米银复合材料在兼顾纳米银抗菌性能的同时不仅能够克服单一纳米银释放速度快、不稳定等缺点,还能缓解细菌耐药的问题,因此被认为是一类具有广泛应用前景的新型抗菌剂。已有研究表明,单一纳米银与某些抗生素的联合使用可以达到协同抗菌效果,但目前尚缺乏对纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能及机制的研究。本文首先制备出3种不同结构的纳米银复合材料,包括二氧化硅-聚多巴胺-纳米银复合材料(SiO_2-PD-AgNPs)、纳米银@二氧化硅复合材料(AgNPs@SiO_2)和纳米银@二氧化硅-聚多巴胺-纳米银复合材料(AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs)。随后测定了纳米银复合材料对大肠杆菌(Escherichia coli, E. coli)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis, B. subtilis)的单一毒性效应。结果显示,AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs复合材料对2种菌的单一毒性均大于其余2种纳米银复合材料。因此,笔者以AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs作为代表,测定了纳米银复合材料与硫酸卡那霉素(kanamycin sulfate, KS)/盐酸土霉素(oxytetracycline hydrochloride, OH)的二元联合抗菌性能,发现AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs与KS联合可以对E. coli产生协同效应。协同效应产生的主要原因可能是:AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs释放出的纳米银会和KS发生键合反应生成KS-纳米银复合物,导致纳米银释放出大量的Ag+增加了细胞膜的通透性,从而使得进入细菌内的Ag~+和KS比单独作用时进入胞内的抗菌剂增多,产生更强的抗菌性能,从而表现出协同抗菌效应。本研究基于新型纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能实验探究了纳米银复合材料与特定抗生素联合用药的最佳组合和相关机制,为今后开发新型抗菌材料提供了新思路并为相关联合用药提供参考。     

一株高效微生物絮凝剂产生菌的筛选鉴定和培养条件优化

从土壤中筛选到一株高效絮凝剂产生菌,经生理生化实验鉴定及16S rDNA序列分析,X14被鉴定为地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)。经培养条件优化,其最佳的培养条件为:淀粉10 g/L,氯化铵0.51 g/L,3 g/L K2HPO4和1 g/L KHPO,初始pH值为8,接种量采用1%,摇床转速采用140~160 r/min的变速控制,37℃培养48 h。     

丙酯草醚降解菌CY的分离、鉴定及其降解特性

采用富集培养的方法,从施用过丙酯草醚除草剂的油菜田中分离筛选出5株以丙酯草醚（ZJ0273）为唯一生长碳源和能源的菌株,选其中降解率高的菌株CY进行研究.根据其生理生化和16S rRNA基因序列相似性分析,鉴定其为芽孢杆菌属（Bacillussp.）.根据对CY的初步研究和简单优化,菌株CY在30 d内对50mg.L^...     

反应条件对苛求芽孢杆菌胞内尿酸酶与嘌呤衍生物作用的影响

用底物尿酸的紫外吸收变化跟踪反应,用单或双底物米氏方程和初速度估算苛求芽孢杆菌胞内尿酸酶最大反应速度,按Arrenius经验公式得到该尿酸酶在pH 9.2和pH 7.4的活化能,但这些活化不能解释其在两个pH下的催化活性差异.该酶同常见嘌呤衍生物氧嗪酸、黄嘌呤和尿酸有亲和力,但对尿酸亲和力最低,且亲和力与嘌呤衍生物解离成阴离子的能力相关.在生理条件下,该酶对尿酸的亲和力相对于最适条件有显著下降.据此推测,优化静电相互作用选择性增强该酶对尿酸的亲和力是提高其成药性的可能措施之一.     

重金属生物吸附研究中蜡状芽孢杆菌菌体微观形貌的原子力显微镜观察与表征

对蜡状芽孢杆菌在重金属生物吸附条件下细胞的界面形态及其变化情况进行了原子力显微镜成像观察与表征 .结果表明 ,在严格实验对照条件下未加入Pb(II)的空白菌体细胞呈杆状 ,单个细胞长约 3 3μm ,横截面分析结果为宽 1 9μm左右 ,高为 0 3～ 0 4 μm ,细胞壁表面比较光滑 ,细胞之间以竹节结构首尾相连排列成长杆状 ;吸附Pb(II)后细胞的体积则发生膨胀 ,单个细胞长约 3 9μm ,横截面分析结果为宽 3 1 μm左右 ,高约为 1 1 5 μm ,细胞壁表面变得比较粗糙 ,细胞之间较容易发生粘结 ,与对照空白菌体相比 ,细胞之间呈长杆状的竹节结构排列则变得很少 .采用截面分析曲线中形貌特征的高宽度比R对细菌细胞在云母基底表面的横向铺展变形作用进行了定量表征 (吸附铅离子后R值由 0 1 6 5变为 0 4 1 6 ) ,同时探讨了细胞在基底表面的横向铺展变形作用可能与细胞表面电荷影响细胞在基底表面的粘附性能密切相关 ,并受溶液pH、离子强度以及金属离子的暴露与吸附等外界因素影响而发生改变 .有关其详细机理 ,还有待在以后的研究工作中作进一步探讨     

Tween-80和鼠李糖脂对铜绿假单胞菌及枯草芽孢杆菌产蛋白酶的影响

研究了添加表面活性剂Tween-80和生物表面活性剂鼠李糖脂对从堆肥中筛选得到的铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌生产蛋白酶的影响.用固态发酵的方法,对添加不同浓度的表面活性剂对这2种微生物产蛋白酶能力的影响、2种微生物产蛋白酶能力的差异以及发酵过程中的一些参数(包括菌体数、酶提取液表面张力、pH值和挥发性有机质)进行了考察.结果表明,Tween-80对铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌产蛋白酶有较大促进作用,添加浓度为0.05%时,能分别使铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌产蛋白酶最高酶活提高65%和30%;鼠李糖脂对铜绿假单胞菌产蛋白酶有轻微抑制作用,但能将枯草芽孢杆菌产蛋白酶,当添加浓度为0.018%时,鼠李糖脂能将枯草芽孢杆菌产蛋白酶最高酶活提高51%.铜绿假单胞菌产蛋白酶能力明显强于枯草芽孢杆菌,前者对照样的蛋白酶产量是后者对照样蛋白酶产量的6倍多.发酵过程中,铜绿假单胞菌酶提取液的表面张力明显低于枯草芽孢杆菌;添加表面活性剂对菌体生长有一定影响,但对pH值变化影响不大;挥发性有机质变化与微生物酶活成正相关关系.     

不同陈化烟叶叶面高温微生物多样性

以国内外不同品种、不同陈化时间的10个烟叶样品为材料,对其叶面高温微生物进行了分离纯化、鉴定和多样性研究,以了解表面高温微生物在烟叶陈化发酵中的作用.结果表明:陈化烟叶表面高温菌总量为103~105个/g,高温细菌占绝对优势,真菌很少,未能分离到放线菌和酵母菌;高温细菌主要包括芽孢杆菌属(Bacillus)和地芽孢杆菌属(Geobacillus)两个属,芽孢杆菌属为优势菌属;高温霉菌主要包括青霉属(Penicillium)和曲霉属(Aspergillus),曲霉属为优势菌属.国内外烟叶表面微生物种类和数量有所差异,与陈化时间和烟叶品种等因素有着密切关系.     

利用城市污泥生产苏云金杆菌生物农药

用城市污水污泥和经酸水解后的城市污泥作为培养基发酵苏云金杆菌Bacillusthringiensis(B.t),与常规的黄豆粉培养基作比较.检测B.t发酵液的pH值变化,总细胞数及活孢子数以及在发酵48h后,用2龄家蚕作试虫比较3种发酵液的生物毒性.结果表明,用污泥培养的B.t总细胞数及活孢子数略低于黄豆粉培养基生产的B.t,但两者的细菌总数都在同一数量级,差别不显著.用污泥培养B.t,芽孢大量形成109个/mL的时间,比用黄豆粉培养基生产的B.t约提前10h,发酵周期明显缩短.生物毒性实验表明用污泥培养的B.t孢晶混合液比用黄豆粉生产的B.t孢晶混合液毒性高,在相同的稀释倍数下,家蚕的死亡率提高了10%,酸水解污泥毒性略差.