化能自养细菌Calvin循环相关基因的组织和调节研究进展

Calvin循环是化能自养细菌同化CO2的主要途径.该循环大多数酶由cbb基因编码.除保守的内在基因排列次序外,不同化能自养细菌cbb基因簇在基因大小和操纵子结构上存在差异.兼性化能自养菌cbb操纵子比专性化能自养菌受到更严格的调控,其调控作用主要由位于cbb操纵子上游编码LysR家族转录激活蛋白的cbbR基因执行.最近的研究表明,另外一些蛋白因子也可能参与cbb基因调控.尽管操纵子调控元件接收到的代谢信号仍是未知的,但一般认为细胞的氧化还原状态起着关键作用.推测cbb操纵子的表达调控整合于一个调控网络中.图2参58     

Abundance and distribution of ammonia-oxidizing archaea in Tibetan and Yunnan plateau agricultural soils of China

As low oxygen and high ultraviolet （UV） exposure might significantly affect the microbial existence in plateau, it could lead to a specialized microbial community. To determine the abundance and distribution of ammonia-oxidizing archaea （AOA） in agricultural soil of plateau, seven soil samples were collected respectively from farmlands in Tibet and Yunnan cultivating the wheat, highland-barley, and colza, which are located at altitudes of 3200-3800 m above sea level. Quantitative PCR （q-PCR） and clone library targeting on amoA gene were used to quantify the abundances of AOA and ammonia-oxidizing bacteria （AOB）, and characterize the community structures of AOA in the samples. The number of AOA cells （9.34 × 10^7-2.32× 10^8 g^-1 soil） was 3.86-21.84 times greater than that of AOB cells （6.91 × 10^6-1.24 × 10^8 g^-1 soil） in most of the samples, except a soil sample cultivating highland- barley with an AOA/AOB ratio of 0.90. Based Kendall＇s correlation coefficient, no remarkable correlation between AOA abundance and the environmental factor was observed. Additionally, the diversities of AOA community were affected by total nitrogen and organic matter concentration in soils, suggesting that AOA was probably sensitive to several environmental factors, and could adjust its community structure to adapt to the environmental variation while maintaining its abundance.     

三株溶藻细菌溶藻活性代谢产物的初步研究

已知3株溶藻细菌L7、L8和L18的活性代谢产物具有明显的溶藻效果。为获得较高活性和浓度的目标产物,研究了培养基、碳源、氮源对溶藻效果的影响;为考察溶藻活性代谢产物保存和应用的环境条件,研究了其热、酸稳定性。在牛肉膏蛋白胨、淀粉、查氏和高氏1号4种培养基里,淀粉培养基最适宜用于获得溶藻活性代谢产物。以淀粉培养基为基础,碳、氮源组合依次为淀粉 (NH4)2SO4、淀粉 (NH4)2SO4,葡萄糖 KNO3时,3株溶藻细菌的溶藻活性代谢产物溶藻活性最高。这一结果为目标产物的分离奠定了物质背景。3株溶藻细菌溶藻活性代谢产物均具有良好的热稳定性,经热处理后,对叶绿素a的去除率仍高于73%。L7的无菌滤液调至pH值4.0或2.5,2h后丧失溶藻活性;L8和L18的无菌滤液调至pH值4.0,2h后未丧失溶藻活性,调至pH值2.5,2h后丧失溶藻活性。上述结果为溶藻活性代谢产物的分离奠定了基础。     

氨氮和硫酸盐对谷氨酸厌氧生物降解性能的抑制及机理

采用连续运行1119d的上流式厌氧污泥床（UASB）反应器,研究了最佳有机负荷条件下氨氮和硫酸盐对模拟废水中谷氨酸降解性能的抑制作用.结果表明,有机负荷为8.0g COD/（L·d）时,COD去除率达到最高值为（97.94±0.28）%.逐步提高进水氨氮浓度,起初对谷氨酸降解性能的影响不大;但升到2000mg/L时COD去除率和甲烷产率明显降低,继续升至4000mg/L时即达到半抑制状态.逐步提高进水硫酸盐浓度至4000mg/L,甲烷产率和溶液中游离硫化氢（FS）浓度分别呈现一直下降和升高趋势,但COD去除率均能维持在90%以上.进水中的氨氮和硫酸盐分别因离解平衡和生物还原作用形成游离氨（FAN）和FS,进而抑制了产甲烷菌的活性;前者因FAN扩散到细胞内部破坏质子平衡从而过多消耗ATP,后者还因硫酸盐还原菌的增殖存在底物竞争抑制作用.     

温度对海洋厌氧氨氧化菌脱氮效能的影响

采用ASBR反应器,研究了不同温度对海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水脱氮效能的影响,并利用修正的Logistic模型模拟不同温度下海洋厌氧氨氧化菌的动力学特性.结果表明,在25~35℃之间,温度对反应器的脱氮效能影响不大,总氮去除率(TNRE)基本保持在(82±2)%,总氮容积负荷去除速率(TNRR)稳定在(0.62±0.01)kg·(m~3·d)~(-1);在20℃时,TNRE从起始的59%经过13d上升到79%,说明在此温度下,海洋厌氧氨氧化菌仍然具有较强的脱氮能力,反应器在较低温处理含海水污水具有较好的发挥潜能;然而当温度降到15℃和10℃时,反应器的脱氮效能受到明显的抑制,TNRE分别下降至(40±8)%和(11±4)%,TNRR也下降至(0.30±0.04)kg·(m~3·d)~(-1)和(0.08±0.03)kg·(m~3·d)~(-1).根据Arrhenius方程得到,在25~35℃时,海洋厌氧氨氧化反应的活化能为26 k J·mol~(-1),在10~25℃时,海洋厌氧氨氧化反应的活化能为76 k J·mol~(-1).此外,通过Logistic模型对海洋厌氧氨氧化脱氮进行动力学分析,得到不同温度下NRE和出水总氮浓度(ceff)的预测公式,相关系数R2在0.966 8~0.995 7之间.     

应用T-RFLP技术分析滇池污染水体的细菌群落

为确定重富营养化湖泊--滇池水体的主要细菌类型与种群结构,本研究运用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术分析了滇池水体9个样点的细菌群落特征及多样性.对各样本的T-RFLP谱图进行聚类分析,结果表明不同地理位置的污染物浓度差异可能是造成细菌群落差异的主要原因.研究同时结合克隆文库技术对各样本T-RFLP谱图中的...     

伊乐藻-氮循环菌联用对太湖梅梁湾水体脱氮的研究

从太湖梅梁湾采集无扰动泥芯样,分别添加伊乐藻、固定化氮循环菌,模拟生态修复并探讨其机制.采用同位素配对技术测定了伊乐藻-氮循环菌技术对反硝化速率的影响.结果表明,伊乐藻与氮循环菌联合作用的试验柱的反硝化速率(以N计)最高,为104.64μmol·(m2·h)-1,与裸泥试验柱相比增加了150%.采用实时荧光定量PCR技术(RT-qPCR)对沉积物中反硝化菌功能基因nirS、nirK和nosZ进行定量研究,结果显示,反硝化菌的功能基因nirS和nosZ比对照裸泥组高出1～2个数量级,表明较高的微生物量促进了反硝化脱氮的能力.室内模拟实验还表明,沉水植物提高了耦合硝化反硝化的作用,氮循环菌提高了非耦合硝化反硝化的作用,沉水植物与微生物的联合作用提高了沉积物的总反硝化速率,促进了湖泊水体氮素的脱除,起到了净化作用.     

沉水植物床-固定化微生物技术在水源地修复中的应用研究

研究了沉水植物床-固定化微生物技术在水源地中的修复效果.从太湖水体中筛选分离出土著氨化、亚硝化、硝化和反硝化细菌,通过增殖进入多孔载体内部使之固定,结合自主设计的沉水植物床,在太湖贡湖湾内进行了原位修复实验,该装置抗风浪性能良好,将反硝化细菌数量由5.4×102～2.7×103提高至3.9×105～9.1×105,实验区氧化亚氮排放通量介于3～24μg.(m2.h)-1之间,显著高于对照组,该技术对总氮去除率为19%～74%,硝氮去除率为24%～81%;120 d的连续监测数据表明,该技术可用于湖泊水源地修复,有效减轻水体富营养化状况.     

溶解氧对悬浮与附着生长系统短程硝化反应的影响机制

溶解氧(DO)是控制短程硝化的重要因素,其对不同的生物处理系统有不同的影响.本文研究了DO对悬浮污泥及生物膜系统短程硝化效果的影响,并利用高通量测序技术分析了微生物群落结构变化.结果表明,对于悬浮污泥系统,当DO从0. 25 mg·L~(-1)增加到0. 50 mg·L~(-1)时,氨氧化速率(AOR)从18. 08 mg·(L·h)-1升高至30. 27 mg·(L·h)-1;当曝气继续增加,DO达到3. 00 mg·L~(-1),仅运行14 d,进水氨氮(NH_4+-N)基本全部转化为硝酸盐氮(NO_3--N),且通过降低DO来恢复短程硝化效果需77 d,恢复过程缓慢.对于生物膜系统,DO由2. 50 mg·L~(-1)上升到3. 00 mg·L~(-1)的过程中,AOR稳定在11. 50～13. 50mg·(L·h)-1,当DO为3. 00 mg·L~(-1)时,80 d的运行结果显示,出水中氨氮与亚硝酸盐氮(NO_2--N)的比值可长期稳定在1∶1. 2～1∶1. 7,基本满足ANAMMOX工艺进水要求.微生物群落结构分析结果表明,悬浮污泥系统在DO从0. 25 mg·L~(-1)增加到3. 00 mg·L~(-1)的过程中,主要氨氧化菌(AOB)菌属Nitrosomonas丰度由10. 07%增长至18. 64%.当DO为3. 00 mg·L~(-1)时,生物膜系统中Nitrosomonas菌属丰度与悬浮污泥系统相近为20. 43%,且生物膜系统富集了0. 78%的ANAMMOX菌属Candidatus_Kuenenia.综上,生物膜系统内DO的变化受曝气量影响较小,短程硝化效果受DO影响较小,短程硝化速率更稳定,更适合作为ANAMMOX脱氮工艺的前处理单元.     

室外空气细菌群落特征研究进展

着重论述了空气细菌的来源、粒子特征、群落特征、浓度的时空变化及其群落结构的影响因素.国内外研究结果表明:空气细菌主要来源于自然界的土壤、动植物、人类和水体,另外一些非自然的人类活动也是其重要来源;空气细菌的粒径主要在 0. 3~15. 0μm间变化,海岸边细菌气溶胶的粒径相对较小,而其他地方 84%或更多的细菌粒子的粒径≥2. 1μm;空气中革兰氏阳性细菌占绝大多数,无论在森林、海岸、城市还是乡村,芽孢杆菌 (Bacillus)都是优势菌属;一年中空气细菌浓度夏季最高,冬季最低,一天中则可以明显的划分为 5个阶段: (ⅰ )午夜细菌浓度最低, (ⅱ )日出时细菌浓度达到高峰, (ⅲ)正午细菌浓度积累逐渐上升, (ⅳ)下午后期细菌浓度降低, (ⅴ )晚上到午夜细菌浓度较低;人类活动频繁,动植物较多的地方空气细菌浓度较高.此外,空气细菌不仅与各种环境因素有关,还受到各种污染因子的影响. 表 2参 53