长江口近岸地区抗生素抗性基因与微生物群落分布特征

由于抗生素的大量使用,环境中微生物对抗生素的抗性不断增加,抗生素抗性基因(ARGs)问题越来越严重,严重威胁生态安全和人类健康.为研究长江口近岸地区水体和底泥沉积物中的ARGs和微生物群落的分布特征,通过野外调查采集了8个站点的水样和沉积物样本,对2种磺胺类抗性基因(sul1、sul2)、6种四环素类抗性基因(tetM、tetC、tetX、tetA、tetO、tetQ)、1种整合子基因intI1、16S rRNA基因和微生物群落进行检测分析.结果表明,长江口近岸地区10种抗性基因的检出率为100%.其中,整合子基因intI1和水样中多种ARGs呈显著正相关关系.变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)是长江口近岸地区水环境中的优势菌门;Chloroplast为水体中的主要菌属,Chloroplast和Nitrospira为沉积物中的主要菌属.在水体中,硝化螺旋菌门(Nitrospirota)是4种四环素类抗性基因(tetX、tetA、tetO和tetQ)共同的潜在宿主;在沉积物中,Sva0485是sul1和intI1的共同潜在宿主.微生物群落的分布...     

辽河口芦苇湿地细菌和古菌群落周期日变化特征

采用实时荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术对秋季辽河口芦苇湿地水体中一昼夜细菌和古菌群落特征进行了研究.测序共获得52802条细菌和106091条古菌高质量序列,以97%的相似性聚类并抽平后共划分了530和979个OTU.结果表明,湿地水体中浮游细菌和古菌群落丰度均在早上达到最高值,夜晚达到最低值.细菌和古菌群落多样性指数均存在周期日变化,不同时间细菌和古菌群落结构和组成具有显著差异.此外,古菌群落组成特征表明辽河口芦苇湿地具有较高的潜在甲烷生成能力.本研究为进一步认识河口湿地细菌和古菌群落特征和功能奠定了基础.     

Evaluation of bacterial pathogen diversity, abundance and health risks in urban recreational water by amplicon next-generation sequencing and quantitative PCR

The microbial quality of urban recreational water is of great concern to public health.The monitoring of indicator organisms and several pathogens alone is not sufficient to accurately and comprehensively identify microbial risks.To assess the levels of bacterial pathogens and health risks in urban recreational water,we analyzed pathogen diversity and quantified four pathogens in 46 water samples collected from waterbodies in Beijing Olympic Forest Park in one year.The pathogen diversity revealed by 16 S r RNA gene targeted next-generation sequencing(NGS) showed that 16 of 40 genera and 13 of 76 reference species were present.The most abundant species were Acinetobacter johnsonii,Mycobacterium avium and Aeromonas spp.Quantitative polymerase chain reaction(q PCR) of Escherichia coli(uid A),Aeromonas(aer A),M.avium(16S r RNA),Pseudomonas aeruginosa(oaa) and Salmonella(inv A) showed that the aer A genes were the most abundant,occurring in all samples with concentrations of 10~(4–6) genome copies/100 m L,followed by oaa,inv A and M.avium.In total,34.8% of the samples harbored all genes,indicating the prevalence of these pathogens in this recreational waterbody.Based on the q PCR results,a quantitative microbial risk assessment(QMRA) showed that the annual infection risks of Salmonella,M.avium and P.aeruginosa in five activities were mostly greater than the U.S.EPA risk limit for recreational contacts,and children playing with water may be exposed to the greatest infection risk.Our findings provide a comprehensive understanding of bacterial pathogen diversity and pathogen abundance in urban recreational water by applying both NGS and q PCR.     

双氧水协同生化法强化处理印染废水

传统生化法对印染废水的处理有一定的局限性.本文研究了双氧水协同水解酸化-接触氧化系统,对印染废水进行强化处理.采用污泥挂膜、生化系统启动、双氧水协同启动的方法,将双氧水投加到水解酸化时的条件严格控制为:投加3m L·L~(-1)、投加量100.0 m L、流速0.67 m L·min-1、投加频率1次·d-1,可使整个系统成功启动与稳定运行.实验结果表明,双氧水协同水解酸化-接触氧化可对印染废水中的特征污染物进行有效强化处理.其中,COD平均去除率为89.8%,氨氮平均去除率为96.7%,PVA平均去除率为87.4%,废水平均脱色率为92.1%.采用16S rDNA宏基因组高通量测序技术,对比分析了接种种泥、水解酸化污泥和接触氧化污泥微生物的群落结构.结果表明,经过驯化,水解酸化和接触氧化微生物群落均发现了显著变化.其中,水解酸化污泥优势菌门主要为变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes和疣微菌门Verrucomicrobia;接触氧化污泥优势菌门主要为浮霉菌门Planctomycetes、变形菌门Proteobacteria和酸杆菌门Acidobacteria.该实验从宏观和微观角度,均证实双氧水协同生化法强化处理印染废水具有技术可行性.     

1株反硝化除磷菌的鉴定及其反硝化功能基因研究

研究反硝化除磷菌(denitrifying polyphosphate-accumulating organism,DPAO)的筛选、鉴定及反硝化功能基因.利用反硝化培养基分离得到菌株ZQN2,经好氧吸磷试验,硝酸盐还原产气试验并辅助异染颗粒和PHB颗粒染色,确定其为反硝化除磷菌.厌氧释磷/缺氧吸磷试验结果表明,菌株ZQN2在厌氧段释磷并合成PHB(poly-β-hydroxybutyrate),在缺氧段以NO3-为电子受体氧化PHB并过量吸磷,进行了同步反硝化除磷.对菌株ZQN2进行16S rRNA基因序列分析,并构建系统进化树,结果表明该菌株与GenBank数据库中多株Bacillus cereus菌株16S rRNA基因的同源性在99%以上.结合生理生化检测,判断菌株ZQN2为蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus).对其反硝化功能基因的研究表明,菌株ZQN2为nirS+和nirK-型,从分子生物学角度确认其具有反硝化功能;菌株ZQN2的nirS序列的系统发育分析结果表明,其nirS序列与多株Pseadomonas aeruginosa的亲缘关系最接近,这与基于16S rRNA的系统发育分析的结果不一致.     

16S rDNA克隆文库分析高含盐生物脱硫系统细菌多样性

采用分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法研究连续运行1 a的生物脱硫反应器中细菌的多样性.从16S rDNA克隆文库中随机挑选40个克隆子进行序列测定(约1 400 bp),对测序结果进行了Blast对比.结果表明,脱硫系统中存在比例较高的优势菌种,有33个克隆子分属于3个不同的细菌类群,1个克隆子属于未知类群,优势细菌类群为Proteobacteria类群(变形菌类群),占85.3%.细菌类群优势顺序为:γ-Proteobacteria类群(55.9%),β-Proteobacteria类群(17.6%),Actinobacteridae类群(8.8%),δ-Proteobacteria(5.9%),α-Proteobacteria(5.9%),Sphingobacteria(2.9%).其中盐生硫杆菌属的Halothiobacillus sp. ST15和硫杆菌属的Thiobacillus sp.UAM-I是系统中的主要脱硫细菌.     

高浓度难降解工业废水菌种筛选及其降解特性

使用富集、稀释涂平板的方法从制药、染料、化工及精细化工、食品等多家工厂的混合高浓度难降解化工废水中筛选到8株细菌,经16S rDNA鉴定为Bacillus aquimaris、Enterobacter、Pseudomonas putida、Microbacterium、Agrobacterium、Alpha proteobacterium、Planococcus rifietoensis,其中两株细菌为Bacillus aquimaris。对各单一菌种生长条件的研究表明,各菌种生长的最适pH为7,最适接种量为15%（v/v）,最适生长温度为37℃,其中Pseudomonas putida的最适生长温度为30℃。在最适生长条件下,研究了各单一菌种及不同组合的混合菌种对废水的降解效果,结果表明在单一菌种中Pseudomonas putida对废水的降解效果最优,混合菌的降解效果优于单一菌种的降解效果,混合菌可将废水COD由1 249 mg/L降至97 mg/L,比普通活性污泥对废水的去除率提高了14.7%。     

皮氏罗尔斯通氏菌株DX-T3-01的耐镉性能及镉富集机理

从江西德兴铜矿土壤中分离筛选到一株具有较强耐镉(Cd)能力的细菌DX-T3-01,经生理生态及16S rRNA分析进行鉴定,研究其对不同浓度Cd2+的耐受特性及对重金属Zn2+、Cu2+、Ni2+的耐受性,进一步利用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDX)和红外光谱(FTIR)探讨菌株对Cd2+累积去除的机理.经鉴定,耐镉细菌DX-T3-01为皮氏罗尔斯通氏菌(Ralstonia pickettii);Cd2+最高耐受浓度(MTC)为16 mmol L-1,最低抑制浓度(MIC)为4 mmol L-1,并可耐受一定浓度的Zn2+、Cu2+;菌体积累Cd2+后细胞表面有沉淀物附着并有镉元素检出,对Cd2+的累积主要依靠细胞壁上—PO43-、胺基中的—C—N—、—M—O(O—M—O)、C=O和酰胺基(—CO—NH—)基团.图5参16     

秦皇岛近海养殖对潮间带微生物群落多样性的影响

潮间带微生物群落在驱动海岸带生态系统物质循环和能量流动中具有重要作用,近海养殖造成的环境问题日益凸显,但其对潮间带微生物群落结构的影响还缺乏研究。采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）和限制性片段长度多态性（RFLP）的分子生物学技术,研究秦皇岛养殖区与旅游区潮间带沉积物中微生物多样性的差异,分析养殖区微生物的16S rRNA基因文库的组成特征。结果表明：养殖区的微生物群落结构与旅游区形成较大的差异,DGGE图谱中养殖区的特有条带主要集中于γ-变形菌纲（γ-proteobacteria）,还分布于α-变形菌纲（α-proteobacteria）,拟杆菌门（Bacteroidetes）,放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）。影响潮间带微生物的群落结构的主要环境因子包括温度、盐度、pH和NO3-浓度,影响率达55.2%。对差异最大的洋河大桥南养殖区（Q1站）的微生物样品建立克隆文库分析群落结构,变形菌门（Proteobacteria）为优势菌群,占总群落的60%,其中γ-变形菌纲是主要存在的微生物纲,其余菌群包括放线菌门、拟杆菌门、蓝藻菌门（Cyanobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）的微生物。养殖区海岸带微生物群落中出现了与环境污染和赤潮密切相关的菌群,如拟杆菌门、肠杆菌属（Enterobacteriaceae）和α-变形细菌红细菌目（Roseovarius）的微生物。