微生物电解池耦合厌氧消化过程中产甲烷代谢通量与微生物的关系北大核心CSCD

为探究微生物电解池耦合厌氧消化(MEC-AD)产甲烷代谢通量与微生物的关系。实验以电压为扰动因子,采用代谢通量分析(MFA)的方法,得到微生物群落与产甲烷通量的响应关系。结果表明:电压扰动后产甲烷通量和产氢通量均发生显著变化,而电压扰动对产乙酸通量的影响较小,其中0.6 V扰动时产甲烷通量最大为0.522±0.051,较对照组1.0 V的0.295±0.013和1.4 V的0.395±0.029分别提高了77%和32%。另外,平均有15.7%±2.9%的H_(2)(通量)用于还原CO_(2)产甲烷和乙酸,平均有27.7%±6.9%的乙酸(通量)转化为CH_(4)。毛螺旋菌(Lachnospiraceae)的丰度对乙酸通量有显著影响,产CH_(4)通量与理研菌属(Petrimonas)、互营单胞菌属(Syntrophomonas)、拟杆菌属(Blvii28)、假单胞菌属(Acinetobacter)的丰度呈正相关,与梭菌属(Tuzzerella)、球形螺旋菌属(Sphaerochaeta)的丰度呈负相关。而影响产H2通量和产CH_(4)通量的物种具有相似性,多为拟杆菌、梭菌、假单胞菌和厚壁菌。此外,物种种间互作关系也是影响MEC-AD产甲烷通量的重要因素。     

典型煤层水微生物产甲烷潜力及其群落结构研究

内蒙古自治区二连盆地、海拉尔盆地是我国重要的煤层气产区,其中生物成因煤层气是煤层气的重要来源,但复杂物质转化产甲烷相关微生物群落结构及功能尚不清楚。【目的】研究煤层水中的微生物代谢挥发性脂肪酸产甲烷的生理特征及群落特征。【方法】以内蒙古自治区二连盆地和海拉尔盆地的四口煤层气井水作为接种物,分别添加乙酸钠、丙酸钠和丁酸钠厌氧培养;定期监测挥发性脂肪酸降解过程中甲烷和底物的变化趋势,应用高通量测序技术,分析原始煤层气井水及稳定期产甲烷菌液的微生物群落结构。【结果】除海拉尔盆地H303煤层气井微生物不能代谢丙酸外,其他样品均具备代谢乙酸、丙酸和丁酸产生甲烷的能力,其生理生态参数存在显著差异,产甲烷延滞期依次是乙酸丁酸丙酸;最大比产甲烷速率和底物转化效率依次是丙酸乙酸丁酸。富集培养后,古菌群落结构与煤层气井水的来源显著相关,二连盆地优势古菌为氢营养型产甲烷古菌Methanocalculus (相对丰度13.5%–63.4%)和复合营养型产甲烷古菌Methanosarcina (7.9%–51.3%),海拉尔盆地的优势古菌为氢营养型产甲烷古菌Methanobacterium(24.3%–57.4%)和复合营养型产甲烷古菌Methanosarcina(29.6%–66.5%);细菌群落则与底物类型显著相关,硫酸盐还原菌Desulfovibrio(12.0%–41.0%)、互营丙酸氧化菌Syntrophobacter(39.6%–75.5%)和互营丁酸菌Syntrophomonas(8.5%–21.9%)分别在乙酸钠、丙酸钠和丁酸钠处理组显著富集。【结论】煤层气井水微生物可降解挥发性脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)并具有产甲烷潜力;乙酸可能被古菌直接代谢产甲烷,而丙酸和丁酸通过互营细菌和产甲烷古菌代谢产甲烷。Desulfovibrio、Syntrophobacter和Syntrophomonas分别在乙酸、丙酸和丁酸代谢过程中发挥了重要作用。这些结果为煤层气生物强化开采提供了一定的微生物资源基础。     

不同抑制剂对乙酸降解产甲烷及产甲烷菌群结构的影响

摘要:【目的】研究不同温度条件下的石油烃降解产甲烷菌系中是否存在乙酸互营氧化产甲烷代谢途径。【方法】以3个不同温度条件的正十六烷烃降解产甲烷菌系Y15(15℃)、M82(35℃)和SK(55℃)作为接种物,通过乙酸喂养实验、并添加乙酸营养型产甲烷古菌的选择性抑制剂NH4Cl和CH3F,结合末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)和克隆文库技术,分析乙酸产甲烷潜力及产甲烷古菌群落的演替趋势,推测产甲烷代谢途径的变化趋势。【结果】无论是否添加NH4Cl和CH3 F,这3个菌系都可以利用乙酸生长并产生甲烷,但是添加NH4Cl和CH3 F后产甲烷延滞期增加,最大比甲烷增长速率降低;只添加乙酸后,3个不同温度的菌系的古菌群落主要由乙酸营养型产甲烷古菌甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)组成,其丰度分别为92.8±1.4%、97.3±2.4%和82.8±9.0%;当添加选择性抑制剂NH4Cl,3 个菌系中的Methanosaeta的丰度分别变为98.5±0.7%、87.4±4.8%和6.1±8.6%,中温菌系M82中氢营养型产甲烷古菌甲烷袋装菌属(Methanoculleus)的相对丰度增加到12. 6±4.0%,高温菌系SK中另一类氢营养型产甲烷古菌甲烷热杆菌属(Methanothermobacter)增至84.3±1.5%;当添加选择性抑制剂CH3 F,Methanosaeta丰度分别降至77.1 ± 14.5%,86.4±6.1%和35.8±7.8%,低温菌系Y15中的甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)增高(15.7±21%),这类产甲烷古菌具有多种产甲烷代谢途径,M82中Methanoculleus丰度上升到13.6±13.1%,SK中Methanothermobacter丰度增大到48.5±11.2%。【结论】在低温条件下,菌系Y15可能主要通过乙酸裂解完成产甲烷代谢,在中高温条件下,菌系M82和SK中可能存在乙酸互营氧化产甲烷代谢途径,并且甲烷的产生分别通过不同种群的氢营养型产甲烷古菌来完成。     

不同pH缓冲液对由乙酸产甲烷菌群结构的影响

【目的】研究不同p H缓冲液对乙酸产甲烷过程及对细菌和古菌群落结构的影响。【方法】分别添加磷酸盐(PB)、4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)、哌嗪-1,4-二乙磺酸(PIPES)和Na HCO3/CO2缓冲液到乙酸产甲烷菌系中,定期监测甲烷产生趋势,到稳定期后收集菌体,进行16S rRNA基因的末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)。【结果】发现PB组的乙酸产甲烷菌系延滞期约为40d,显著高于其他组的20-24 d(P0.05);Na HCO3/CO2组乙酸转化为甲烷的比例为(88.3±0.5)%,显著高于其他组的77%-81%(P0.05);不同缓冲液组的最大甲烷比生长速率为0.46-0.57 d-1(P0.05);Na HCO3/CO2组的细菌群落变化最明显,主要是未培养细菌(unclassified bacteria)、螺旋菌科细菌(Spirochaetaceae)和未培养WWE1类群的丰度较其他组分别增加到(15.5±9.4)%、(7.3±4.6)%和(17.6±6.3)%,而互养菌科(Synergistaceae)的细菌丰度降低到(8.9±8.1)%。AC+PB组中的古菌类群发生了明显变化,以竹节状甲烷鬃毛菌(Methanosaeta harundinacea)相关的产甲烷古菌占主导(97±2%),而在HEPES、PIPES和Na HCO3/CO2组和不加缓冲液组中同时存在两类乙酸营养型产甲烷古菌M.harundinacea和联合鬃毛甲烷菌(Methanosaeta concilii),以及属于甲烷杆菌目(Methanobacteriales)的氢营养型产甲烷古菌。【结论】在乙酸产甲烷菌系中加入PB增加了甲烷产生的延滞期,加入Na HCO3/CO2增加了甲烷产量,但是添加p H缓冲液不会影响到菌系的最大甲烷比生长速率。加入PB和Na HCO3/CO2都会显著改变微生物的菌群结构。这些研究为设计适宜的产甲烷菌系生长条件提供了参考。     

青藏高原三个盐碱湖的产甲烷菌群和产甲烷代谢途径分析

【目的】分析青藏高原不同类型盐碱湖中的优势产甲烷菌群和优势产甲烷代谢途径。【方法】以不同盐度和植被类型的公珠错、昆仲错和无植被的兹格塘错的沉积物为研究对象,通过高通量测序和q PCR定量古菌16S r RNA多样性分析优势古菌类群;模拟原位盐浓度及p H,比较不同产甲烷底物(甲醇、三甲胺、乙酸和H_2/CO_2)富集沉积物的产甲烷速率,分析其优势产甲烷菌代谢类型。通过添加产甲烷抑制剂(2-溴乙烷磺酸盐),检测沉积物中产甲烷底物积累,确定不同盐碱湖中主要的产甲烷途径。【结果】昆仲错的优势菌群包括甲基/乙酸型的甲烷八叠球菌科(Methanosarcinaceae,11%),乙酸型的甲烷鬃菌科(Methanosaetaceae,7.9%)和氢型甲烷菌甲烷杆菌目(Methanomicrobiales,7.4%);公珠错和兹格塘错的优势菌群为甲烷鬃菌科(Methanosaetaceae)分别占15%和15.3%,及甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲基型的甲烷叶菌属(Methanolobus)。公珠错和昆仲错分别以乙酸和甲醇产甲烷速率最高,而兹格塘错从不同底物产甲烷速率无差异。抑制甲烷产生后,公珠错主要积累乙酸,昆仲错主要积累甲醇;兹格塘错不仅甲烷排放低,也无产甲烷物质显著积累。【结论】昆仲错沉积物中的甲烷主要来自甲醇,公珠错中的甲烷主要来自乙酸,而兹格塘错产甲烷和底物积累不活跃。因而推测高原盐碱湖主要的产甲烷途径和菌群可能与周围植被类型的相关性更高,而与盐度的直接相关性较低。     

寺河矿煤地质产甲烷微生物菌群的保藏和产甲烷性能

【背景】煤地质产甲烷微生物菌群可以代谢煤基质产生甲烷,对于实现煤层气资源的再利用具有重要意义。【目的】检测产甲烷菌群在保藏过程中群落结构的动态变化以及在产气实验中甲烷气的生成情况,以验证保藏方法的可行性,同时为煤层气的微生物增产奠定基础。【方法】分别于不同温度条件下比较3种菌种保藏方法,即甘油/L-半胱氨酸法、富营养法和煤基-基础盐法。通过产气实验检测不同保藏条件下产甲烷菌群的活力。同时,采用454高通量测序技术测定16S r RNA基因序列,分析25°C条件下煤基-基础盐菌种保藏过程中微生物群落结构的变化。【结果】比较了9组菌种保藏方法,发现菌种最佳保藏条件为25°C的煤基-基础盐保藏。在该条件下保藏的产甲烷菌群活性最高,甲烷生成量最大。以无烟煤为碳源进行产气实验时甲烷生成量为12%-25%,而以褐煤为碳源时甲烷生成量可达24%-73%。在25°C的煤基-基础盐菌种保藏条件下,保藏初期细菌的主要优势菌为假单胞菌属(Pseudomonas),而古菌的主要优势菌为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)。随着保藏时间的增加,细菌的群落结构变化显著,发酵细菌及产氢产乙酸细菌成为优势细菌,古菌的群落结构则相对稳定。【结论】菌种保藏的最佳条件为25°C的煤基-基础盐,保藏的产甲烷菌群能长期维持在较高的活性状态,具有较好的产甲烷能力。     

不同成熟度煤样产甲烷潜力

摘要:【目的】评估不同类型煤炭生物降解转化为甲烷的潜力,研究原位煤层的微生物群落结构特征。【方法】分别在原位模拟、补加烃降解产甲烷菌系和补加碳源下厌氧培养煤样,利用气相色谱监测甲烷产生趋势,及高通量测序技术研究原位煤层的细菌和古菌群落。【结果】10个样品中有3个高成熟度煤样可以被厌氧降解转化为甲烷。通过生物强化和添加外源底物可以促进HF煤样的产甲烷潜力。其中SL 煤样中的古菌类群主要是氢营养型产甲烷菌Methanoculleus和乙酸营养型产甲烷菌Methanosaeta为主,细菌类群主要 属于Firmicutes(54.4%)、Proteobacteria(30.9%)、未培养微生物(10.8%)、Caldiserica(1.5%)及Thermotogae(1.3%)。【结论】不同成熟度煤样降解产气潜力不同,在部分原位煤层中可能存在参与烃降解与甲烷产生的功能菌。     

扎龙盐碱湿地芦苇根际土的优势产甲烷途径分析

【背景】芦苇湿地是甲烷主要的排放源之一,产甲烷古菌是唯一产生大量甲烷的生物,而盐碱湿地芦苇根际土优势甲烷途径鲜有研究。【目的】调查扎龙低温盐碱湿地芦苇根际土中的优势产甲烷途径。【方法】通过16S rRNA基因扩增子测序,分析扎龙湿地芦苇生长季根际土壤深度0–20 cm的产甲烷古菌和细菌组成。用已知的产甲烷底物三甲胺、甲醇、乙酸和H₂/CO₂,以及高盐环境植物和细菌的相似相容物质——甜菜碱(被细菌还原成三甲胺)在pH 8.0培养获得芦苇根际土的产甲烷富集物。测定各种富集物的产甲烷速率鉴定芦苇根际土的优势产甲烷途径;测定甜菜碱富集物中的16S rRNA基因多样性,并用RT-qPCR定量优势细菌和古菌的物种组成,从而推测协同代谢甜菜碱产甲烷的细菌和古菌类群。【结果】扎龙盐碱湿地芦苇根际土含有氢营养型的甲烷杆菌属(Methanobacterium,36.42%)、偏好低氢的Rice Cluster Ⅱ (11.55%)、乙酸营养型的甲烷鬃菌属(Methanosaeta,11.29%)、甲基营养型的甲烷八叠球菌属(Methanosarcina,6.53...     

新疆低阶煤本源生物甲烷转化中微生物群落组成及变化

【目的】探究新疆低阶煤生物甲烷转化过程微生物群落组成及多样性。【方法】采用厌氧培养方法和末端限制性片段长度多态性技术(Terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)分析新疆低阶煤本源微生物对甲烷转化及有机酸含量的影响,分析新疆哈密大南湖长焰煤生物甲烷转化过程中微生物群落动态变化。【结果】研究表明长焰煤和褐煤对本源微生物产甲烷影响较小,随着低阶煤生物甲烷转化时间的延长,甲烷产量呈上升趋势,转化60 d后长焰煤甲烷产量高达10.28 m L/g,挥发性有机酸(VFA)浓度则最低;微生物多样性指数变化不明显,不同转化时间微生物主要类群为放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),厚壁菌门(Firmicutes),变形菌门(Proteobacteria);甲烷菌的群落结构相对于细菌较简单,在整个低阶煤生物转化产甲烷过程中共有古菌类群为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷盐菌属(Methanohalobium)、甲烷叶菌属(Methanolobus)、甲烷食甲基菌属(Methanomethylovorans),它们是构成群落结构的基本菌群。【结论】低阶煤生物甲烷转化过程微生物群落具有丰富的多样性,且不同时期多样性有较大差异。甲烷菌群落结构相对于细菌较简单,共有类群明显。     

产甲烷条件下岩溶湿地沉积物中古菌群落的变化规律

【背景】桂林会仙湿地位于喀斯特峰丛洼地和峰丛平原的过渡区,主要由岩溶地下河补给,水质呈现富钙偏碱特征,是一处典型的岩溶湿地环境,湿地沉积物以厌氧环境为主,独特的环境特征使之成为研究新型厌氧微生物的理想场所。氢型产甲烷菌和乙酸型产甲烷菌是环境中有机质厌氧降解的重要参与者,但目前会仙湿地产甲烷菌生理生态功能的研究十分有限。【目的】揭示乙酸盐营养型产甲烷条件和氢气营养型产甲烷条件下岩溶湿地环境古菌群落结构的变化规律和产甲烷菌的主要类群,探讨岩溶环境古菌的功能和相互关系。【方法】以会仙岩溶湿地沉积物为研究材料,分别以乙酸盐和氢气为唯一能源物进行富集培养,结合未添加任何能源底物的对照处理,动态监测产甲烷通量,分别构建了3个共包含146条古菌16S rRNA基因全长序列的文库,以及3个共包含138条甲基辅酶M还原酶基因mcr A基因序列的文库,通过构建系统发育树比较分析不同产甲烷底物培养条件下典型岩溶湿地古菌群落的变化规律。【结果】从乙酸型和氢型产甲烷条件培养物顶空气中都检测到了几乎等浓度的甲烷产生,甲烷八叠球菌是mcr A文库中主要的古菌类群,其中包含了Methanosarcina属古菌、Zoige Cluster I (ZC-I)和ANME-2d Cluster (AD)类群古菌,以及两个相对独立且不包含任何参考序列的分支KT-I和KT-II,可能代表产甲烷菌的新类群;经过两种产甲烷条件的富集培养后,ZC-I、AD和KT-II类群古菌的序列数占比有较为显著的增加(45%–155%);深古菌(Bathyarchaeota)是所有古菌16Sr RNA基因文库的优势类群,序列占比为88%–100%,其中MCG-11亚群最为丰富,占所有深古菌的84%,并且在乙酸盐产甲烷条件下增加了17%。【结论】会仙湿地沉积物中蕴涵着丰富的新型古菌序列,沉积物中主要的氢型产甲烷菌和乙酸型产甲烷菌都来自甲烷八叠球菌目,深古菌在岩溶环境和乙酸型产甲烷条件下可能都发挥着重要的作用。     

双阳极室甲烷微生物燃料电池同步脱氮除硫性能及微生物群落分析

【背景】甲烷厌氧氧化(anaerobic oxidation of methane, AOM)包含反硝化型甲烷厌氧氧化和硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化。目前,人们向水体中排放过量的含氮及含硫污染物,引起了严重的环境污染和生态破坏。【目的】利用甲烷厌氧氧化微生物燃料电池(microbial fuel cell, MFC)研究同步脱氮除硫耦合反应机理及反应过程中微生物的多样性信息。【方法】构建了3个微生物燃料电池(N-S-MFC、N-MFC、S-MFC),以甲烷作为唯一碳源,探究其同步脱氮除硫性能,并采用16S rRNA基因高通量测序技术对微生物群落结构进行分析。【结果】N-S-MFC中硝酸盐和硫酸盐的去除率分别为90.91%和18.46%。阳极室中微生物的相对丰度提高,与反硝化及硫酸盐还原菌相关的微生物大量富集,如门水平上拟杆菌门(Bacteroidota)、厚壁菌门(Firmicutes)和脱硫杆菌门(Desulfobacterota),同时属水平上Methylobacterium＿Methylorubrum、Methylocaldum、Methylomonas等常见的甲烷氧化菌增多。【结论...     

安徽某铁矿不同矿山废水库中微生物群落结构特征

【目的】研究安徽某铁矿不同矿山废水库中微生物群落结构特征及其影响因素。【方法】对比分析了该铁矿3个大型废水库的地球化学特征,并用高通量测序技术研究了水体中微生物群落组成,进而用统计学方法解析了环境因子对微生物群落结构的影响。【结果】3个废水库中有2个为酸性,1个为中性,理化性质有明显的差异。近年形成的塌方采场废水库(TF) pH仅为2.55±0.01,Fe浓度高达154.95±0.78mg/L,SO_4~(2–)浓度为3374.86±3.81mg/L;形成于20世纪70年代的排土场废水库(PT)酸性略弱(pH 2.9±0.02),Fe浓度(34.57±4.00 mg/L)与TF相比明显降低,SO_4~(2–)浓度则高达10398.98±626.70 mg/L;东沙采场废水库(DS)则为中性(pH7.55),但SO_4~(2–)仍高达4162.99mg/L,主要的金属离子为Mg(594.90 mg/L)、Ca (650.10 mg/L)。3个废水库的原核生物多样性随pH的升高而升高。两个酸性废水库的原核生物组成较为接近,但TF的化能自养菌含量较高(69.54%±2.89%),PT的化能异养菌含量较高(64.45%±13.81%)。自养铁氧化菌Ferrovum在TF中的比例高达(64.17±1.84)%,在PT中则下降为(35.39±13.74)%。但PT中含有丰富的化能异养嗜酸菌如Acidicapsa(15.75%±3.99%)、Acidiphilium(10.65%±2.05%)、Acidisphaera (6.34%±1.02%)等。DS中虽然也含有较高的金属离子和SO_4~(2–),但其中的原核生物组成与TF和PT截然不同,主要为Limnohabitans (18.47%)、Rhodobacter (8.42%)等。3个废水库的真核生物群落主要由藻类组成,酸水库TF和PT中主要为棕鞭藻属(Ochromonas)和胶球藻属(Coccomyxa),棕鞭藻属在TF中(53.65%±2.02%)占优势,胶球藻属在PT中(68.84±10.4%)占优势,中性废水库DS中则主要是小环藻属(Cyclotella)(49.85%)。经统计学分析,pH是影响矿山废水微生物多样性和群落组成的主要环境因素。     

鼠李糖乳杆菌碱性磷酸酶的提取条件优化及其降解有机磷农药作用

【背景】我国作为农业大国,对农药的大量使用是不可避免的,但是农药的超范围使用、超标及高检出率对于环境的污染与人体健康的威胁日趋严重。【目的】碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)对有机磷农药具有积极的降解作用,因此,本文对鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus) Z23(LGG Z23)所产碱性磷酸酶的提取条件进行优化,并研究其对有机磷农药的降解作用。【方法】使用单因素试验和正交试验优化ALP的提取条件;使用对硝基苯酚法测定酶活力;使用分级沉淀和层析法提纯ALP;使用乙酰胆碱酯酶抑制法测定ALP对有机磷农药的降解率。【结果】LGG Z23所产ALP的最优提取条件为：细胞破碎时间15 min,破碎功率450 W,料液比(质量体积比)1:6,提取液pH 10.0,此条件下酶活力为(4.95±0.26) U/mL,比优化前提高2.11倍;对6种有机磷农药的降解率效果为敌敌畏(95.79%±0.01%)>甲基对硫磷(90.69%±0.03%)>毒死蜱(88.90%±0.02%)>敌百虫(86.07%±0.03%)>马拉硫磷(85.31%±0.02%)>乐果(83.18%±0.03%),其中对敌敌畏和甲基对硫磷的降解效果最好,可达90%以上,并且降解作用差异显著(P<0.05)。【结论】本研究为LGG Z23所产ALP的应用研究提供了理论依据和实验数据。     

典型草地土壤好氧甲烷氧化的微生物生态过程

【目的】针对我国甘肃三个典型生态区草地土壤(玛曲MQ、临泽LZ和环县HX),研究其甲烷氧化潜力、甲烷氧化菌(methane-oxidizingbacteria,MOB)丰度及可能存在的群落分异规律。【方法】通过原位分析、室内高浓度甲烷模拟培养三种典型土壤及实时荧光定量、高通量测序的方法研究甲烷氧化菌标靶基因pmoA序列的组成及其丰度变化规律。【结果】三种典型草地土壤的原位甲烷氧化菌的丰度存在显著差异,表现为MQ>HX>LZ,其数量范围为为0.18–6.86×10^7g/d.w.s.;甲烷氧化潜力也表现出类似规律,其通量为109–169mg/(m^2·h);甲烷氧化潜力与原位土壤中甲烷氧化菌丰度有正相关。三种草地土壤甲烷氧化菌存在明显的空间异质性,采用高通量测序的方法,发现三种草地原位土壤中的优势类群为USCγ(Upland Soil Cluster gamma,USCγ);然而,室内高浓度甲烷氧化过程中,传统的甲烷氧化菌均发生明显增加,MQ土壤中TypeⅡ的Methylocystis为优势类群,而LZ和HX土壤的优势类群均为TypeⅠ型Methylosarcina。【结论】这些研究结果表明,我国甘肃典型草地土壤中也存在难培养的大气甲烷氧化菌和经典的可培养甲烷氧化菌,这些微生物极可能氧化极低浓度的大气甲烷,也可能利用闭蓄于土壤中的高浓度甲烷生长。未来应采用先进技术原位观测大气甲烷氧化过程并分离相应微生物类群,研究草地土壤甲烷氧化菌地理分异规律及其环境驱动机制。     

一株抗茶炭疽菌和魔芋镰刀菌的淀粉酶产色链霉菌的分离、鉴定及生防潜能

【背景】放线菌是一类重要的生防菌,具有强大的代谢活性,能产生抗生素、酶、酶抑制剂和激素等天然产物抑制病原物生长。【目的】从茶树根际分离得到放线菌,研究候选放线菌对茶炭疽菌和魔芋镰刀菌的抑菌活性及其生防潜能。【方法】分别以茶炭疽病致病菌Colletotrichum camelliae和魔芋茎腐病致病菌Fusarium solani为指示菌,采用土壤稀释涂布法、平板对峙法和菌丝生长速率法,从茶树根际土壤中分离、筛选拮抗放线菌,并根据菌株的形态特征、生理生化特性和系统发育分析结果对其进行分类鉴定,并开展候选放线菌的产促生相关物质和分泌细胞壁水解酶能力的定性检测试验。【结果】共分离得到14株拮抗放线菌,菌株A-dyzsc04-2的拮抗效果最强,被鉴定为淀粉酶产色链霉菌（Streptomyces diastatochromogenes）。该菌株的活菌体对C. camelliae和F. solani的抑制率分别为66.71%±1.23%和71.59%±2.46%,其无菌发酵滤液对2种指示菌的抑菌率均大于90%;此外,菌株A-dyzsc04-2还具有产嗜铁素和葡聚糖酶以及溶解无机磷的能力。【结论】菌株A-dyzsc04-2是一株优良的生防菌,具有较高的开发利用价值,研究结果为菌株A-dyzsc04-2防治茶炭疽病和魔芋茎腐病提供了理论支撑。     

龙凤湿地与珰奈湿地底泥细菌古菌多样性及其对环境因子的响应

【背景】城市湿地和天然湿地受到人为扰动影响的程度显著不同。【目的】研究2种不同类型湿地底泥微生物多样性及种类的差异。【方法】采集冬夏两季城市湿地(龙凤湿地)和天然湿地(珰奈湿地)的底泥样品,使用16S rRNA基因测序技术测定底泥中细菌和古菌群落结构,分析2种湿地底泥的细菌、古菌差异及环境因素与微生物的相关性。【结果】龙凤湿地底泥中的硫杆菌属(Thiobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)丰度显著高于珰奈湿地(P<0.05);Methanoregula在珰奈湿地底泥中的丰度高于龙凤湿地;冬季厌氧绳菌属(Anaerolinea)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)在珰奈湿地底泥中的丰度显著高于龙凤湿地(P<0.05)。【结论】龙凤湿地与珰奈湿地的差异主要影响湿地底泥中参与元素循环的细菌和产甲烷古菌的丰度,人为干扰和低温会降低湿地中微生物的多样性,pH、盐分和碱性磷酸酶是显著影响微生物多样性的环境因素。     

不同pH值条件下硫酸盐还原菌组成及硫酸盐还原机制分析

【目的】从海洋沉积物中富集获得硫酸盐还原菌群,改变pH值进行培养,分析pH值对硫酸盐还原性质的影响,明确菌群组成和进行硫酸盐还原功能基因预测,探究硫酸盐还原机制。【方法】分析硫酸盐还原菌群在不同pH值条件下的硫酸盐还原率,在此基础上,利用高通量测序技术和PICRUSt软件分析硫酸盐还原菌群优势菌组成及硫酸盐还原相关基因相对丰度。【结果】硫酸盐还原菌群在不同pH值培养条件下的生长和硫酸盐还原率出现显著变化(P<0.01),在pH 5.0时达到峰值,分别为0.34±0.01和96.52%±0.44%。高通量测序数据显示,pH 5.0时菌群丰富度和多样性最高,优势菌属为假单胞菌(Pseudomonas)和芽孢杆菌(Bacillus),相对丰度较高的基因为同化性硫酸盐还原相关基因。【结论】硫酸盐还原菌富集生长的最适pH 5.0,在此条件下的高硫酸盐还原率由同化性硫酸盐还原途径主导,为揭示硫酸盐还原机制提供了实验支持,并拓宽了硫酸盐还原菌实践应用方面的种质资源。     

小麦/玉米轮作田根际微生物多样性分析

[背景] 小麦/玉米轮作是中国粮食作物主要种植模式之一,目前对小麦/玉米轮作田根际土壤微生物差异变化缺乏全面的了解。[目的] 明确小麦/玉米根际土壤微生物差异变化并了解其潜在功能。[方法] 以小麦/玉米根际土壤为材料,运用细菌16S rRNA基因和真菌rDNA ITS基因测序,分析小麦/玉米根际土壤微生物多样性。[结果] 玉米季微生物丰富度高于小麦季,而多样性无明显差异。放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为小麦季和玉米季根际土壤的优势细菌门,优势真菌门为子囊菌门（Ascomycota）。小麦季和玉米季共有细菌和真菌分别是631个和261个,小麦季特有细菌和真菌分别是38个和58个,玉米季特有细菌和真菌分别是25个和39个。LEfSe分析（LDA阈值为2）细菌和真菌表明,放线菌纲（Actinobacteria）和微囊菌目（Microascales）在小麦季富集,鞘脂单胞菌目（Sphingomonadales）和银耳纲（Tremellomycetes）在玉米季富集。小麦季、玉米季微生物代谢功能不同,与小麦季相比,玉米季养分循环的代谢通路丰富度较高,而参与氧化应激的代谢通路丰富度较低。[结论] 该研究结果对指导小麦/玉米轮作田管理具有理论和实践意义。     

攀西高原不同轮作制度下土壤固氮微生物nifH基因多样性与群落结构特征

[背景]关于高原生境轮作制度对土壤固氮微生物群落组成及多样性的影响研究尚少。[目的]深入认识攀西高原不同轮作制度对农田土壤肥力及土壤固氮微生物nifH基因群落结构与多样性的影响,以期建立合理的轮作制度。[方法]以凉山州冕宁县不同作物轮作制度[包括光叶紫花苕-烤烟(分轮作15年和20年两种,分别为G1和G2)、苦荞-烤烟(KQ)、大麦-烤烟(DM)和撂荒(CK)]的土壤为研究对象,通过化学分析和Illumina MiSeq技术,对土壤理化性质、土壤固氮微生物nifH基因多样性及群落组成进行分析。[结果]撂荒土壤全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳和含水量最显著(P<0.05)。KQ轮作下土壤有效磷和速效钾分别提高了43.0%和2.60%,而DM轮作下的土壤理化性质均下降。土壤固氮酶活以撂荒土壤最高,G2轮作最低。土壤固氮微生物nifH基因多样性以G1轮作最高、G2轮作最低,门水平上以变形菌门(Proteobacteria)是优势共有nifH基因类群,相对丰度占群落的63.0%-92.4%;属水平上,偶氮氢单胞菌属(Azohydromonas)是不同轮作制度下的优势物种,慢生根瘤属(Brad...