铁还原菌在水资源再生与能源转化领域的研究进展

铁还原菌是一种典型的异化金属还原菌,广泛分布于海洋沉积物、陆地深地层等自然环境,该类细菌可以将铁氧化物中的Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),在铁、碳的生物地球化学铁循环中发挥重要作用。铁还原菌的末端电子不局限于Fe(Ⅲ),还可以是其他高价金属、有机污染物,可用于土壤、地下水的污染修复和毒性削减。在微生物电化学系统中,铁还原菌氧化有机物产生的电子直接传递给电极,可以产生电能。基于这种独特的胞外电子传递方式,衍生出了微生物燃料电池、微生物电解池、微生物脱盐电池、微生物燃料电池耦合芬顿反应以及光催化微生物燃料电池,常用于微生物发电、生物传感器、生物制氢、定向发酵、海水淡化、生物脱盐和污染物分解矿化。本文从异化铁还原菌的代谢机制、微生态作用、环境修复、水资源再生与能源转化四个方面,综述了铁还原菌的作用原理及国内外研究现状,分析论述了目前亟需解决的关键问题和未来的研究方向,以期为铁还原菌的基础理论研究和应用技术研发提供参考。     

海洋放线菌盐孢菌属研究进展

1991年,Jensen等从热带及亚热带海洋样品中分离获得了放线菌目专性海洋放线菌类群MAR1。根据形态学特征、生理生化特征及16S rRNA基因分析,提议该类群为新属——盐孢菌属(Salinospora)。2005年,盐孢菌属被正式报道,并将Salinospora更正为Salinispora。盐孢菌属是放线菌目第一个被报道的专性海洋微生物属,可以产生丰富的活性次级代谢产物,使盐孢菌属成为海洋微生物研究的热点。短短几年内,相继报道了许多研究成果。本文从盐孢菌属的建立过程、属及所含种的分类特征、生理生态学研究、次级代谢产物和分子生物学研究等方面对盐孢菌属的研究进展进行综述。     

海洋奇古菌门认知的拓展：从新类群到新功能

奇古菌门是全球海洋中的重要微生物类群,在海洋原核浮游生物中的比例可达20%–40%。作为一类化能无机自养微生物,奇古菌门成员可通过氧化氨获得能量,实现不依赖光照的无机碳固定,在碳、氮等元素的地球化学循环中起关键作用。奇古菌门是海洋中氨氧化反应的主要执行者,其化能合成的有机质是海洋特别是深海环境中微生物的重要能量来源。随着研究的逐步深入,有关该类群生理代谢特性的认知不断被拓展,包括奇古菌门异养代谢的揭示、不具氨氧化能力类群在深海中的发现,以及最新报道的奇古菌门在厌氧条件下介导氧气、氧化亚氮和氮气的产生等。这些研究揭示了奇古菌门参与海洋生物地球化学循环和气候变化调节的新机制,为围绕该类群的深入探究和培养提供了新的思路和方向。本文从群落组成、环境适应、生态功能、进化历史和培养现状等方面综述了近年来有关海洋奇古菌门的新发现和新认识,以期增进对该类群的了解。     

麻省理工学院和丰田汽车共同研究车用微生物电池

某种微生物可以向体外提供电子而使铁离子等氧化的现象广为人知。微生物电池就是让微生物菌落（生物膜）在阳极上繁殖,微生物代谢能源向阳极提供电子并产生电流的装置。根据目前的champion data数据．使用Gaeobacter菌,能产生4．5A／m^2、2．2kw／m^3的电力。     

土壤中高环多环芳烃微生物降解的研究进展

微生物修复是去除土壤中多环芳烃(PAHs)的主要措施。本文以微生物修复PAHs污染土壤的理论基础及其难点为主线,全面综述了土壤中高环PAHs的微生物降解机理。近年来,富集分离得到的以高环PAHs为唯一碳源和能源的优势降解菌逐渐增多,其中,主要是代谢降解四环PAHs的单株降解菌,一些降解菌还能以共代谢方式利用五环PAHs。高环PAHs污染土壤修复的一个难点是其低生物可利用性,微生物通过释放生物表面活性剂、形成生物膜以及分泌胞外多糖提高高环PAHs的生物可利用性,从而加速其降解。真菌和细菌联合作用能增强污染土壤实地修复的效果。因此,通过微生物修复技术来去除土壤中PAHs具有环境友好性、经济适用性以及可持续应用性。     

硫酸盐还原菌检测与应用研究进展

硫酸盐还原菌是自然界存在最为广泛的细菌之一,近年来该类微生物研究日益受到国内外学者的关注。本文对硫酸盐还原菌的鉴定、量化和应用等方面的研究进展进行综述。     

嗜酸嗜热浸矿微生物

随着人们对浸矿菌的研究不断加深,嗜热嗜酸菌的浸矿潜力及在微生物冶金中的作用和地位得到认识,利用嗜热菌对矿石进行高效浸出已成为微生物冶金领域的研究重点。嗜热微生物包括中度嗜热微生物和极端嗜热微生物,主要栖息于热泉、工厂高温废水排放区以及火山口等高温环境中。本综述总结了嗜热浸矿微生物种类,分析了嗜中温菌和极端嗜热菌等嗜酸菌种的生长习性、利用的能源物质、浸矿能力等,并进一步介绍了嗜热嗜酸微生物在高温生物冶金中的发展及应用。     

化能自养微生物与化能合成作用

根据微生物所需要的能源和碳素营养物质的不同,人们将微生物分成化能自养型(又称化能无机营养型)、化能异养型(又称化能有机营养型)、光能自养型(又称光能无机营养型)和光能异养型(又称光能有机营养型)四个类型。凡是能够利用某些无机物质氧化时所产生的化学能作为能源、利用无机的碳化合物作为碳素营养来合成其自身有机物质的微生物,统称为化能自养微生物。这类微生物种类比较少,只限于一些细菌,而且都是需氧菌。由于它们可以     

贵州喀斯特土壤中产脲酶细菌的分离和鉴定

脲酶具有解尿素的能力并为植物生长提供氮源。脲酶产生微生物是土壤中脲酶的主要生产者,属于功能有益种群微生物,因此,整理脲酶产生菌的名录具有实际意义并且很有必要。本研究分离鉴定出了来自贵州喀斯特地貌土壤中的23个属的已知的79种产脲酶的细菌,并对其中的21种细菌菌株的生理生化特性进行了系统鉴定。也发现了11个新记录的产脲酶的未知细菌种,并提供了相关菌种/菌株名录。这为深入研究该类菌的植物促生功能、相关功能机制奠定了良好的基础。据我们所知,这是首次对贵州喀斯特地貌土壤中脲酶产生细菌资源的研究整理。     

微生物絮凝剂产生菌的研究进展

微生物絮凝剂是一类新型絮凝剂。絮凝剂产生菌作为微生物絮凝剂的一个科研重点已经得到广泛的研究。本文主要总结了微生物絮凝剂产生菌的一些研究进展,重点对絮凝剂产生菌的种类、筛选、培养条件、生物学机理等进行了阐述。此外还介绍了国内外几个新的研究方向,并就以后的研究趋势作了展望。     

工业腐败微生物种属特性及抗药性分析

为科学治理工业领域中微生物对杀菌剂的抗药性,从工业产品、原料及水样中采集腐败微生物,细菌按照《常见细菌系统鉴定手册》、API鉴定系统及16SrDNA序列分析,真菌按《真菌鉴定手册》及18SrDNA序列分析分别进行鉴定;通过测定杀菌剂的最小抑制浓度(MIC)来评估微生物抗药性水平。结果显示,腐败微生物中革兰氏阴性细菌约占46.91%,主要包括假单胞菌属、肠杆菌属、气单胞菌属、克雷伯氏菌属等;革兰氏阳性菌约占32.71%,主要种属为芽孢杆菌属、微杆菌属、李斯特氏菌属及球菌等;真菌约占12%,主要包括青霉属、木霉属和曲霉属。MIC测试结果显示,主要抗药性微生物为假单胞菌属,约占33.78%,平均抗性水平达到36mg/L,且传代不稳定。结论认为,工业上微生物污染主要由细菌耐药性引起,细胞膜结构及细菌生物膜的形成在该类杀菌剂抗药性产生的过程中起重要作用。     

植物内生菌研究及其科学意义

植物内生菌是近三十年来在国内外迅速受到关注的微生物类群,研究的角度不同,概念也比较混乱。本文就植物内生菌研究及其科学意义进行了综述和讨论。植物内生菌在国外广受关注,始于禾本科植物内生真菌以及林木内生真菌的特殊作用。产紫杉醇的红豆杉内生真菌被报道后,植物内生菌研究在生理活性物质领域开始暴发式的增加。通过对一年生草本植物、多年生草本植物、木本植物和藤本植物各部位的内生微生物的比较和分析,总结了植物内生菌的一些共性和特殊性,指出了植物内生菌研究的一些发展趋势。本文探讨植物内生菌对地球上的微生物物种总量的贡献。提出"植物体在自然界的实际生存状态实际上是微生物和植物的状态"的观点,导出植物育种实际上是"植物和微生物的共生体的培育"的观点。还讨论了植物内生菌对生态学、生物学、微生物的进化和物种形成、内生菌/宿主的联合代谢、以及植物保护学、畜牧兽医学、林学等领域的意义和影响。本文认为,植物内生菌研究打开了微生物资源的一个新局面,将在多个领域中产生更广泛的影响。植物内生菌研究的真正意义不仅在于其生态独特性,更在于微生物在宿主体内和宿主植物的协同作用及协同作用所产生的新功能和新物质。     

微生物暗物质分离培养——以CPR和DPANN类群为例

候选门级辐射类群(candidate phyla radiation, CPR)细菌和DPANN超门古菌是重要的微生物暗物质，约占地球细菌和古菌多样性的一半。目前对于CPR和DPANN的研究处于起步阶段，仅获得了少数的实验室培养菌株，代表着丰富的菌种资源和基因资源的潜力；同时其生态功能还未知，预示着未来新发现的巨大机遇。本文在总结现有微生物分离培养方法以及CPR和DPANN菌株共性特征的基础上，对已实现实验室培养的CPR和DPANN菌株进行归纳和分析，提出该类群菌株分离培养的几点建议，以期为今后对该类群菌株的分离培养提供参考。CPR细菌和DPANN古菌的可培养研究有助于加深对该类群菌的认识，阐明其生活方式、进化及演变规律并揭示其独特的代谢途径及功能基因，发现新的天然活性产物，具有重要的科学意义及应用价值。     

根瘤菌的生态

一、根瘤菌是土壤微生物的一员根瘤菌与其近似的农杆菌以及近缘的固氮菌和假单孢菌同是土壤中的好气性革兰氏阴性杆状菌,具端生单鞭毛或少量周生鞭毛,属土壤微生物区系的发酵性类型。当土壤中加进易分解的能源物质时,或有根系分泌物和脱落残片供为营养物质时,它们迅速增殖大量发育,成为土壤中或根际的优势类群。当营养条件不适合时,数量迅速下降。     

油藏微生物及其在石油工业中的应用

油藏是一种特殊环境,其高温、高压、高矿化度、无氧、多孔介质及其流体等因素对微生物的存活及生长繁殖都会产生明显影响。油藏极端环境对微生物群落结构组成和数量也会有大的影响。该文介绍了与微生物采油关系紧密的微生物群落的生理生化特征及其多样性。主要有烃降解菌、发酵菌、硫酸盐还原菌及产甲烷菌。还介绍了激活本源微生物和筛选外源微生物在提高石油采收率方面的应用。最后就分子生物技术在研究油藏中可培养微生物和未培养微生物中的应用进行了讨论。     

小肠的天然性免疫系统

小肠是人体内营养物质的消化吸收器官,同时又是共生菌、寄生虫和致病菌的宿主场所。小肠的黏膜层构成小肠的天然性防御屏障,它通过分泌、产生各种天然性免疫分子限制共生菌、清除致病菌和其他病原性微生物。因此小肠又是人体内一个非常重要的免疫器官。主要介绍小肠中的一些天然性免疫分子,以及天然性免疫分子在控制肠道微生物中的作用。     

奥奈达希瓦氏菌电活性生物被膜的研究进展

面对日益严峻的能源紧缺与环境污染形势,电活性微生物(electroactive microorganisms)的电催化过程为实现绿色生产提供了新的思路。奥奈达希瓦氏菌具有独特的呼吸方式和电子传递能力,在微生物燃料电池、增值化学品的生物电合成、金属废物处理和环境修复系统等领域有着广泛的应用。奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)电活性生物被膜是实现电活性微生物电子传递过程的优良载体,其形成过程十分复杂且受到多种因素的影响和调控,在增强细菌环境抗逆性、提高电子传递效率等多方面发挥着十分重要的作用。本文较为系统地综述了奥奈达希瓦氏菌生物被膜的形成过程、影响因素及其在生物能源、生物修复和生物传感中的相关应用,为进一步实现其在更多领域的应用提供了理论基础。     

微生物嗜铁素介导的铁摄取

嗜铁素是好氧菌和兼性厌氧菌的一种产物,它是微生物在低铁条件下产生的小分子的、特异性的Fe^3＋螯合因子。大多数的好氧和兼性厌氧微生物至少合成一种嗜铁素,由嗜铁素介导的铁摄取可能是细菌最普遍的一种获取铁元素的方式。     

海藻酸分解菌研究进展

海藻酸分解菌是一类能够自身合成海藻酸裂解酶,能够降解并同化海藻酸的微生物。海藻酸分解菌是海藻酸裂解酶的重要来源,其产生的海藻酸裂解酶具有种类多、反应条件温和、酶活高和易于大规模生产等优点,并且在生物、医疗、化工等领域有重要的应用价值。在过去的几十年里,海藻酸分解菌一直作为海藻酸裂解酶生产者的角色被研究和应用。但随着近年来能源危机的加剧,以海藻酸等海藻生物质为原料转化生物能源成为解决能源危机的潜在途径,因此,海藻酸分解菌又有了崭新的研究领域,即海藻酸分解菌利用海藻酸发酵生产生物能源。本文从海藻酸分解菌及其海藻酸裂解酶的种类和特性、海藻酸分解菌的代谢以及海藻酸分解菌基因工程等方面,介绍海藻酸分解菌的研究现状,并展望未来的发展趋势。     

海洋微生物资源及其产生生物活性代谢产物的研究

海洋微生物,尤其海洋细菌以其分类的多样性和规模而言,作为生物活性物质产生菌的潜力是巨大的。海洋微生物研究依据分离菌的生境来源可分为海水、沉积物、共栖、共生和深海菌群。生境的不同,不但影响菌群的分布,而且影响微生物代谢产物的合成。从报道的研究结果看,沉积物细菌、共栖细菌和共生细菌是海洋微生物天然药物筛选的重要来源。目前海洋微生物生物活性代谢产物资源的研究仍主要限制在那些在“标准”条件下易于生长和培养的微生物类群。本文对海洋微生物资源产生的生物活性物质的研究进展进行了综述。