青藏高原湖泊细菌种群结构的研究综述

青藏高原东北地区位于我国东部季风区、西北干旱区和青藏高原高寒区的交汇地带,人为影响较少,是研究人为影响与生物种群组成的理想场所。随着分子生物学技术的迅速发展,高原湖泊菌种群结构多样性研究越来越受到人们的重视并取得了重要成果。本文从青藏高原上应用的技术方法、细菌种群结构研究成果以及区域性的重要影响因素3个方面概述了湖泊细菌种群结构多样性研究在青藏高原上取得的进展。简单地讨论了种群多样性和影响因素的关系,对比发现,微生物种群结构的主要限制性因素会随着环境的变化发生改变。同时,微生物种群结构随着环境的变化实际上是其生理结构适应的结果。     

湖泊沉积物中氨氧化微生物的amoA基因数量

采用定量PCR方法测定了4个湖泊沉积物中氨氧化微生物的amoA基因数量,并分析了其与环境因子之间的关系. 结果表明:小南湖AOA(氨氧化古菌)和AOB(氨氧化细菌)的amoA基因数量最多,分别达2.1×104和2.8×103copies/g(以干质量计,下同);梁子湖仅检测到了AOA amoA基因的存在,平均值为4.9×103copies/g. 东湖和汤逊湖的AOA amoA基因数量比较接近,约为3.0×103copies/g,然而AOB的amoA基因数量在这2个湖泊中仅分别为37和86copies/g;在这些采样点中,AOA的amoA基因数量是AOB的3~278倍. 统计分析发现,随着湖泊营养水平和间隙水中ρ(NH₄+)的上升,AOA和AOB的amoA基因数量均呈增加趋势,但ρ(NH₄+)增加对AOB的促进作用要大于AOA,导致AOA和AOB的amoA基因数量比值与间隙水中ρ(NH₄+)呈显著负相关. pH上升对2类氨氧化微生物的抑制作用则与ρ(NH₄+)增加对它们的促进作用相反. 沉积物中amoA基因数量与间隙水中ρ(NO₂-)无显著相关性,但与ρ(NO₃-)呈显著正相关. 由于ρ(NH₄+)与ρ(DO)之间呈显著负相关,因此认为ρ(DO)与氨氧化微生物amoA基因数量之间的显著负相关可能更多的是对ρ(NH₄+)与氨氧化微生物amoA基因数量之间紧密关系的一种间接反应.      

内蒙古羊草草原根呼吸和土壤微生物呼吸区分的研究

利用根生物量回归法对内蒙古锡林河流域羊草草原根呼吸和土壤微生物呼吸进行了区分.结果表明,根呼吸占土壤呼吸的比例在13%~52%之间,平均为(24±3)%;土壤微生物呼吸占土壤呼吸的比例在48%~87%之间,平均为(76±3)%.土壤呼吸与根生物量的线性相关性不稳定.根呼吸活力与根冠比具有负指数相关关系(R2=0.661,P=0.20),与0~10、10~20、20~30和30~40 cm土壤含水量均有极显著的正指数相关关系(P<0.000 1).根呼吸与根呼吸活力具有极显著的指数相关关系(R2=0.848,P=0.01),根呼吸对土壤呼吸的贡献量与根呼吸活力具有显著的指数相关关系(R2=0.818,P=0.01).     

青岛近海生物气溶胶中可培养微生物浓度及群落多样性的季节变化

为了研究近海生物气溶胶中可培养微生物浓度和群落多样性,于2009年7月~2010年6月在青岛两个采样点连续采集生物气溶胶样品,分析了其中陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌的浓度,并计算了Shannon-Weiner指数、Simpson’s指数和Pielou指数.结果表明,陆源细菌和海源细菌月均浓度分别为12~436 CFU·m-3和25~561 CFU·m-3,陆源真菌和海源真菌月均浓度分别为0~817 CFU·m-3和11~1 346 CFU·m-3之间.陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌浓度在冬季月份较低,2月达到最低值,在春夏月份较高.海源微生物对总可培养类微生物的贡献高于陆源,平均占63%.可培养微生物物种数在17~102之间,与微生物浓度具有一定的相关性,但并未呈现出明显的季节变化.3种指数表明,生物气溶胶中陆源细菌、海源细菌、陆源真菌和海源真菌的群落结构在2月最简单,1月、11月和5月群落多样性较高,群落多样性与浓度的季节变化特征并不一致,而且不同类别的微生物群落存在季节和空间差异.     

重金属抗性解磷细菌的磷溶解特性研究

从湖南省湘西州花垣县的铅锌矿表层土壤中,筛选出两株具有重金属抗性和解磷特性的细菌T PSB1和T PSB2.通过16S rRNA基因序列比对,分别鉴定为嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)和唐菖蒲伯克霍尔德菌(Burkholderia gladioli).T PSB1和T PSB2在含有难溶性无机磷液体培养基中,其上清液的可溶性磷含量最高分别达到了402.9 mg·L-1和589.9 mg·L-1;在难溶性有机磷固体和液体培养基中,固体平板上均出现解磷圈,而液体培养基上清液中,可溶性磷含量也分别达到了2.97 mg·L-1和4.69 mg·L-1.另外,两株细菌对重金属Zn2+的抗性最高,在其浓度为2000 mg·L-1固体和液体培养基条件下均可以生长,磷溶解浓度分别为114.8 mg·L-1和125.1 mg·L-1.而在含铬和铅的浓度为1 000 mg·L-1的液体培养基中,两株细菌同样表现出重金属抗性.在Pb2+浓度为1000 mg·L-1的液体培养基中,磷溶解浓度分别达到了57.9 mg·L-1和71.7 mg·L-1;而在Cr2+浓度为1000 mg·L-1的培养基中磷溶解浓度分别为60.1 mg·L-1和98.4 mg·L-1.     

氮磷肥料对HB-5菌株降解莠去津的促进作用及去毒效应的影响

以莠去津降解细菌HB-5为研究对象,进行了氮、磷肥单一及复合施肥对HB-5细菌降解土壤中莠去津的促进作用的研究,探讨了莠去津降解率与土壤中速效氮、速效磷含量之间的关系及莠去津降解过程中生态毒性的变化情况.莠去津在土壤中的残留采用高效液相色谱法进行测定;土壤中速效氮和速效磷分别采用碱解扩散法及0.5mol/L-NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定;土壤的生态毒性采用蚕豆根尖微核法进行测定.结果表明,在实验的前5d,不论氮、磷肥单一或复合施肥均能够明显促进HB-5对莠去津的降解,不同施肥条件下莠去津的降解速率依次为:氮、磷肥复合单施磷肥单施氮肥不施肥料对照;实验5d后,各处理中莠去津降解率没有显著差异(p0.05),均达到了95%以上.土壤中速效氮和速效磷含量随着莠去津的降解而呈现逐渐减少的趋势.土壤的生态毒性试验结果表明,莠去津经HB-5菌株降解后,土壤的生态毒性显著降低;各施肥处理土壤中莠去津的生态毒性均低于不施肥处理的土壤;实验的前5d,各处理土壤中生态毒性的大小依次为:氮、磷肥复合单施磷肥单施氮肥不施肥料对照.实验7d时,各处理土壤中莠去津的生态毒性均恢复到空白对照水平.氮磷肥料的施用不仅能促进HB-5菌株对土壤中莠去津的降解,而且能加速降低土壤的生态毒性,为莠去津污染土壤的快速修复提供了理论依据.     

辽河口湿地沉积物硝化细菌及硝化作用研究

2009年6月和8月,采用现场培养和实验室模拟培养相结合的方法对辽河口湿地表层沉积物硝化细菌数量、硝化速率及影响因素进行了研究.结果表明,辽河口湿地表层沉积物氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)数量6月在0.54×104～5.69×104个.g-1之间,平均值为(2.21±2.32)×104个.g-1,8月在1.90×104～7.90×104个.g-1之间,平均值为(3.61±2.87)×104个.g-1;沉积物潜在硝化速率6月在9.72～16.45 mmol.(m2.h)-1之间,平均值为(12.54±3.14)mmol.(m2.h)-1,8月在14.66～24.62 mmol.(m2.h)-1之间,平均值为(18.71±4.21)mmol.(m2.h)-1;净硝化作用速率6月(S1站)为0.41 mmol.(m2.h)-1,8月在0.20～0.53 mmol.(m2.h)-1之间,平均值为(0.35±0.16)mmol.(m2.h)-1.潜在硝化速率显著高于净硝化速率,AOB数量、净硝化作用速率和潜在硝化作用速率均表现为8月高于6月,芦苇根际效应对硝化作用有促进作用.通过SPSS 13.0软件统计分析,表明影响辽河口湿地表层沉积物硝化作用的主要环境因子有上覆水NH 4+-N浓度和沉积物pH、有机质、总氮(TN)、总磷(TP)、NH 4+-N含量以及AOB数量(p0.05),其中上覆水NH 4+-N浓度和沉积物总磷(TP)、NH 4+-N含量对硝化作用影响较大,是辽河口湿地硝化作用影响的关键因素.根据研究结果估算辽河口湿地沉积物硝化作用每天可以将1.14×105kg的NH 4+-N转化为NO 3--N,对河口湿地氮的循环具有重要意义.     

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)。     

污染水体中三氮转化过程的模拟研究

以城市河涌污染水体为研究对象,通过模拟实验,研究了水体中的三氮转化规律及其与环境条件的关系。实验结果表明:室内和室外条件下氨氮转化十分迅速,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮没有出现明显的累积现象;而在培养箱中,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮则出现明显的累积现象。此外还研究了光合细菌对水体三氮转化的影响,发现其在室内和室外条件下有利于水体中的三氮转化,而对培养箱条件下的三氮转化起抑制作用。     

芽孢杆菌 B1胞外活性物质对球形棕囊藻的溶藻特性研究

从珠海香洲码头赤潮海水中分离获得1株对球形棕囊藻有显著溶藻效果的芽孢杆菌B1,研究了B1对棕囊藻的溶藻作用方式,溶藻过程中藻细胞结构变化,并采用透析、乙醇沉淀、有机溶剂萃取、酸碱及热稳定性分析等方法探讨了溶藻活性物质的性质.结果表明,B1无菌滤液对棕囊藻有较强的溶藻效应,除藻率达94.9%,B1通过分泌活性物质间接对球形棕囊藻的生长产生抑制;藻培养液中加入B1无菌滤液16 h后,藻细胞发生团聚,细胞壁失去完整性,56 h后藻细胞破碎,胞内物质溶出;相对分子质量<3 500的分泌物是溶藻过程中起主要作用的活性物质,具有较强极性和热稳定性,在121℃加热20 min后,仍然有良好的溶藻能力,除藻率达92.6%,活性物质在pH 9.0左右溶藻能力较强,在乙醇中不发生沉淀反应,由此推测该活性物质为含有酸性或碱性基团的非生物活性分子,不属于蛋白质、核酸、多糖等物质.