Biofilm-overproducing Bacillus subtilis B12ΔYwcc decreases Cd uptake in Chinese cabbage through increasing Cd-immobilizing related gene abundance and root surface colonization

Biofilm-producing bacteria can decrease Cd uptake in vegetables, but mechanisms underlying this effect are poorly characterized. In this study, two mutant strains B12ΔYwcc and B12ΔSlrR were constructed from a biofilm-producing Bacillus subtilis strain B12. Then, the impacts of strain B12 and its high biofilm-producing mutant strain B12ΔYwcc and low biofilm-producing mutant strain B12ΔSlrR on Cd availability and uptake in Chinese cabbage and the related mechanisms were investigated in the Cd-polluted soil. Strain B12 and its mutants B12ΔYwcc and B12ΔSlrR increased the dry biomasses of edible tissues by 54%–130% compared with the controls. Strain B12 and its mutant B12ΔYwcc reduced the soil available Cd content by 36%–50% and root and edible tissue Cd contents by 23%–50% compared with the controls. Furthermore, the mutant strain B12ΔYwcc reduced the edible tissue Cd content by 40% and increased the polysaccharide content by 23%, invertase activity by 139%, and gene copies of the cumA by 4.5-fold, epsA by 7.1-fold, and cadA by 4.3-fold, which were involved in Cd adsorption in the rhizosphere soils, respectively, compared with strain B12. The polysaccharide content and cumA, epsA, and cadA gene copy numbers showed significantly reverse correlations with the available Cd content. Notably, the mutant strain B12ΔYwcc showed better ability to colonize the vegetable root surface than strain B12. These findings demonstrated that the biofilm-overproducing mutant strain B12ΔYwcc increased the polysaccharide production and Cd-immobilizing related cumA, epsA, and cadA gene copies, resulting in lower Cd availability and accumulation in Chinese cabbage in the Cd-polluted soil.     

耐汞好氧反硝化菌的鉴定及适应汞离子的特性研究

从实验室保存的高效好氧反硝化菌种中筛选得到一株抗汞细菌并命名为X1,经生理生化特性和16SrRNA基因序列分析,初步鉴定该菌为恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida).对菌株X1进行Hg2适应特性研究,结果表明,对于Hg2浓度为2、67++4、、mg·L-1的实验组,菌体分别需要被延滞12、284018、、h后进入对数期,而8mg·L-1实验组则不能进入对数期;在好氧反硝化过程中,Hg2浓度在7mg·L+-1范围内各实验组的好氧反硝化过程中NO3-N浓度变化速率、NO2-N累积峰值、pH特征点出现时刻随着Hg2浓度的增大而增大(延迟),而Hg2浓度呈现出同硝氮一致的下降趋势,并且在对数期内除汞率能达到100%.研究表明,菌株X1对Hg2最大适宜耐受浓度为7mg·L+-1,相应适应时间约为40h.在最大耐受浓度范围内,菌株X1的生长和好氧反硝化过程呈现出"被抑制-适应-受刺激"的变化规律,其中,被抑制的时间和受刺激的程度都随着Hg2浓度的增大而增大,主要表现为延滞期的延长和对数期的缩短.此外,在对数期,菌株X1的生长速率、达到稳定期的浓度和好+氧反硝化速率也都随着Hg2浓度的增大而增大,且大于无Hg2菌组.++     

亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物特性研究进展

亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO)是新近发现的生物反应,是偶联碳氮循环的关键环节,是环境领域和微生物领域的重大发现.N-DAMO的发现对于完善碳氮生物地球化学循环、丰富微生物学内容和研发新型生物脱氮除碳工艺均具有巨大的推动作用.催化N-DAMO反应的微生物为Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M.oxyfera),其隶属于一新发现的细菌门——NC10门.近年来,M.oxyfera的生物学研究取得了许多突破性进展,如初步探明了其个体形态特征、细胞化学组分特征、富集培养特征、生理生化特征及生态学特征,最突出的例子包括发现了M.oxyfera独特的细胞(星状)形态及特殊的脂肪酸(10Me C16∶1Δ7)组分等.最近,N-DAMO的机制研究方面也有了突破性进展:发现了地球上第4种生物产氧途径.目前认为,M.oxyfera具有内产氧功能,其首先将NO-2还原为NO,然后将2分子NO进行歧化反应生成N2和O2,最后利用生成的O2对甲烷进行氧化.本文系统地介绍了M.oxyfera各方面的微生物特性.     

呼伦贝尔沙区土壤细菌群落结构与功能预测

以呼伦贝尔沙区裸沙地、草地、沙地樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）人工林和沙地樟子松天然林四种生境土壤为研究对象,采用野外调查、16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt功能预测相结合的研究方法比较分析不同生境土壤细菌群落结构和潜在功能组成特征.结果显示：呼伦贝尔沙区沙地樟子松天然林土壤细菌多样性最高,人工林土壤细菌多样性最低,Shannon指数分别为（8.623±0.193）和（7.432±0.028）,不同生境土壤细菌alpha和beta多样性存在显著差异.草地、沙地樟子松人工林和天然林土壤中变形菌门（Proteobacteria）相对丰度最高,均值分别为29.83%±1.14%、34.73%±1.99%、31.95%±0.21%,裸沙地土壤放线菌门（Actinobacteria）相对丰度最高,均值为26.13%±0.43%.不同生境土壤细菌主要优势属为慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、RB41,其相对丰度在四种生境中的均值分别为5.29%±2.24%、4.22%±1.23%.PICRUSt功能预测共得到6个一级功能层,40个二级功能层,土壤细菌功能较为丰富,土壤细菌群落在环境信息处理、代谢、遗传信息处理和有机系统方面功能活跃.沙地樟子松天然林核苷酸代谢、酶家族、氨基酸代谢、碳水化合物代谢功能基因较为丰富,保证了沙地樟子松天然林土壤细菌的存活,使其具有较高的多样性.呼伦贝尔沙区不同生境土壤细菌功能基因丰度波动,反映了四种生境的土壤细菌群落组成及多样性的变化,指示了不同生境功能基因对土壤细菌群落的影响规律,可为预测和理解沙区土壤细菌代谢潜力和功能提供参考借鉴.     

2株苯胺降解的分离鉴定及其降解特性研究

从处理印染废水的活性污泥中分离得到2株苯胺降解菌,从菌落、细胞形态、生理生化及16S rRNA基因扩增测序等方面对2株菌进行了鉴定,并比较分析2株菌在好氧与缺氧条件下的苯胺降解、偶氮染料脱色及苯胺脱氨氧化酶基因tdnQ和黄素还原酶基因(fre)的携带情况.结果表明,2株菌属于Pseudomonas属和Shewanella属,分别命名为Pseudomonas sp.AN30和Shewanella sp.DN425.AN30菌株在振荡好氧条件下72h内对250mg/L苯胺的降解率为96.1%,DN425菌株的降解率为13.8%;在静置缺氧条件下AN30菌株的苯胺降解率为39.6%,DN425菌株的降解率仅为8.6%.DN425菌株在静置缺氧条件下4h内可将初始浓度为50 mg/L的偶氮染料酸性大红彻底脱色,而AN30菌株对酸性大红不具有脱色能力.以总DNA为模板,分别用tdnQ基因和fre基因特异性引物进行扩增,2株菌均能扩增出大小分别为380bp和630bp左右的目标条带,显示2菌株均携带有苯胺脱氨氧化酶基因和黄素还原酶基因.     

潞安矿区煤层渗透率的各向异性特征实验研究

为了研究原位煤体渗透性的各向异性特征,以山西潞安常村矿3号煤层圆柱试样为对象,利用TCQT-Ⅲ型低渗煤层气相驱替增产试验装置,对煤样进行加载,并以氮气注入压力2.0 MPa的条件下,分析垂直层理和平行层理2个方向的煤体变形和渗透率变化特征。实验结果表明:煤样在加载过程中,平行和垂直层理煤样渗透率均随着有效应力的增大而减小,平行层理方向的渗透率始终大于垂直层理方向,应力加载初期渗透率急剧下降,最后逐渐趋于平缓;径向应变的增加量与渗透率呈正相关性,且平行层理相关性大于垂直层理;沿平行层理方向的裂隙度大于沿垂直层理方向,沿垂直层理方向的应变量大于沿平行层理方向;应变增加量均随有效应力的增加而逐渐减小。研究结果可为煤层井网布置及优化提供参考。