基于响应面法对一株好氧反硝化菌脱氮效能优化

【目的】水体富营养化是当今我国水环境面临的重大水域环境问题,氮素超标排放是主要的引发因素之一。好氧反硝化菌构建同步硝化反硝化工艺比传统脱氮工艺优势更大。获得高效的好氧反硝化菌株并通过生长因子优化使脱氮效率达到最高。【方法】经过序批式生物反应器(Sequencing batch reactor,SBR)的定向驯化,筛选获得高效好氧反硝化菌株,采用响应面法优化好氧反硝化过程影响总氮去除效率的关键因子(碳氮、溶解氧、pH、温度)。【结果】从运行稳定的SBR反应器中定向筛选高效好氧反硝化菌株Pseudomonas T13,采用响应面法对碳氮比、pH和溶解氧关键因子综合优化获得在18 h内最高硝酸盐去除率95%,总氮去除率90%。该菌株的高效反硝化效果的适宜温度范围为25?30 °C;最适pH为中性偏碱;适宜的COD/NO3?-N为4:1以上;最佳溶解氧浓度在2.5 mg/L。【结论】从长期稳定运行的SBR反应器中筛选获得一株高效好氧反硝化菌Pseudomonas T13,硝酸盐还原酶比例占脱氮酶基因的30%以上,通过运行条件优化获得硝氮去除率达到90%以上,对强化废水脱氮工艺具有良好应用价值。     

粪产碱杆菌的分离鉴定及其生物转化作用

【背景】硫化氢(H2S)作为畜牧生产过程中释放的一种有毒有害气体,严重危害畜禽和人类的健康,因此降解硫化氢特别是生物氧化法转化硫化氢已成为当前研究热点。【目的】筛选高效硫氧化菌株并研究其生物转化作用。【方法】以长春市某养鸡场采集的新鲜粪便为材料,分离鉴定硫氧化菌株。采用单因素分析法优化其生长条件,研究生物转化效率,检测soxY、soxZ基因m RNA表达水平。【结果】获得一株高效硫氧化菌株JF9,经鉴定为粪产碱杆菌。最佳生长条件:底物浓度0.5 g/L,温度35°C,初始pH 7.0,在此条件下Na2S去除率达94%以上。菌株JF9存在soxY和soxZ基因,其转录水平在硫源诱导前后差异显著(P0.05)。【结论】分离得到的粪产碱杆菌具有良好的硫化物转化能力,脱硫过程中硫氧化基因高效表达。     

北戴河海洋沉积物中L-半胱氨酸脱硫细菌的多样性及其特性

【背景】脱硫细菌对有机硫的脱硫作用在硫的生物地球化学循环以及脱硫工业中都起着重要的作用。【目的】了解海洋沉积物中可分解有机物产生硫化氢的细菌多样性。【方法】对我国北戴河海洋沉积物中可培养的L-半胱氨酸脱硫细菌进行分离与筛选,通过对其16SrRNA基因序列测定与分析,构建系统发育树,并对其脱硫、脱氮能力进行检验。【结果】从海洋沉积物中分离得到97株细菌,从以L-半胱氨酸为硫源的培养基中筛选出62株有机脱硫专一型细菌。根据脱硫细菌的形态及其特征,从中选取12株作为典型代表做进一步分析,它们分别属于芽孢杆菌属(Bacillus)、赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus)、动性球菌属(Planococcus)和红球菌属(Rhodococcus)。结果表明,这12株细菌均可产生半胱氨酸脱巯基酶,能够将半胱氨酸分解为丙酮酸、硫化氢和氨,即同时具备脱硫与脱氮的能力。其中有5株菌脱硫能力较强,分别属于赖氨酸芽孢杆菌属、动性球菌属和芽孢杆菌属。【结论】海洋沉积物中存在着丰富的L-半胱氨酸脱硫细菌,为进一步研究海洋中硫的生物地球化学循环提供了素材。     

耐高浓度氨氮的异养硝化好氧反硝化菌株U1的鉴定及其脱氮特性

【背景】城市垃圾渗滤液是一种成分复杂的有机废水,含氮量高,如果未经处理直接排放到环境中会造成严重的环境污染。【目的】筛选可以耐受垃圾渗滤液中高浓度氨氮并高效去除污水中氮素的异养硝化好氧反硝化菌株,为解决垃圾渗滤液的氮素污染提供功能菌株。【方法】从垃圾渗滤液中筛选分离能耐受高氨氮浓度的菌株,通过测定各菌株的脱氮能力,筛选到一株脱氮能力最强的菌株,命名为U1,通过测定16S rRNA基因序列和生理生化特性确定该菌株为铜绿假单胞菌。进一步研究了菌株U1在不同初始氨氮浓度、碳源、转速、初始pH、碳氮比等单因素变量下的脱氮能力,并结合L₉（3⁴）正交试验研究了菌株U1的最佳脱氮条件。【结果】分离出一株铜绿假单胞菌并命名为U1。该菌株的最优脱氮条件为:初始氨氮浓度为1 000 mg/L,红糖和柠檬酸三钠的混合碳源,pH 6.0,C/N为10,转速为130 r/min,菌株U1的最大总氮去除率为64.37%,最大氨氮去除率为76.73%。对于总氮和氨氮含量分别是2 345 mg/L和1 473.8 mg/L的垃圾渗滤液,菌株U1最大总氮去除率为27.86%...     

好氧反硝化细菌SY-D-22的分离、优化及脱氮机理

【背景】在处理含硝酸盐氮的废水中,常见微生物不能同时高效去除硝酸盐氮和总氮,导致处理废水时往往使用多种微生物复合菌剂或者使用复杂的工艺。【目的】高效、安全地去除水中的硝酸盐氮和总氮。方法】富集筛选出一株新型高效好氧反硝化细菌,对其进行16S rRNA基因鉴定。利用响应面法对其影响脱氮因素进行优化并探索其最佳脱氮条件。研究其对含硝酸盐氮废水的反硝化能力及脱氮特性。【结果】从活性污泥中筛选获得一株新型高效好氧反硝化细菌SY-D-22,经鉴定为葡萄球菌属(Staphylococcus)。响应面法优化其最佳反硝化条件为：pH 8.18,C/N为13.39,温度31.43°C,摇床转速130 r/min。当以最佳碳源柠檬酸钠为唯一碳源时,对于100 mg/L浓度的NO₃^--N去除率可达100%,同时对于总氮(total nitrogen,TN)的去除率为95.34%,具有高效脱氮能力。【结论】从活性污泥中筛选出一株新型好氧反硝化细菌Staphylococcus SY-D-22,通过响应面法条件优化,菌株的硝酸盐氮去除率达到100.00%,总氮去除率达到...     

一株CX-DBT脱硫菌的筛选及发酵条件优化

【目的】从大型工业油田石油污染土样中分离鉴定一株能专一性脱除CX-DBT的脱硫菌株,分析其对CX-DBT的脱硫途径,并确定菌体最优发酵条件。【方法】以二苯并噻吩(DBT)为唯一硫源底物,多次富集并分离可代谢CX-DBT菌株,通过形态学、生理生化实验及16S rRNA基因序列分析对筛选菌株JDZX13进行鉴定。采用GC-MS鉴定菌株对CX-DBT的代谢产物,确定其相应的脱硫途径。通过单因素发酵实验确定最佳碳源、氮源、微量元素、MgCl_2、温度及p H的水平范围,并采用正交实验进一步优化。【结果】该菌株鉴定为戈登氏菌属,命名为戈登氏菌JDZX13(KP993297),其CX-DBT代谢途径为"4S途径"。最佳发酵条件为:蔗糖15.0 g/L、NH_4Cl_2.0 g/L、MgCl_2 0.1 g/L、微量元素1.0 m L/L、pH 7.0、温度35°C。【结论】获得一株通过"4S途径"代谢CX-DBT的脱硫菌株JDZX13,经过进一步优化实验,强化了菌株的生长和脱硫能力,该研究结果对石油生物脱硫技术的开发具有重要参考意义。     

滇池可培养好氧反硝化细菌多样性及其脱氮特性

【目的】氮污染已成为当今水体污染的一个重要因素,为了解滇池可培养好氧反硝化细菌的多样性,获得高效好氧反硝化细菌资源,为污染水体或浅层地下水的生物修复提供材料。【方法】采用富集培养方法从滇池沉积物和水体样品中分离好氧反硝化细菌,对好氧反硝化细菌的16S r RNA基因序列进行系统发育分析,并筛选其中的高效好氧反硝化细菌。【结果】分离出260株好氧反硝化菌,经16S rRNA基因序列分析,260株菌分属于2门13科14属的59个种。假单胞菌属(Pseudomonas)为优势细菌属,其次是不动杆菌属(Acinetobacter)、气单胞菌属(Aeromonas)和代尔夫特菌属(Delftia)。筛选到12株高效好氧反硝化细菌菌株,其中8株属于假单胞菌(Pseudomonas spp.),4株为不动杆菌(Acinetobacter spp.)。定量分析发现菌株N15-6-1的反硝化效果较好。对菌株N15-6-1的脱氮条件优化结果显示,在以蔗糖为碳源,温度为30–35℃、C/N=12、静止培养时,反硝化能力较强,其在48 h内硝态氮的去除率达到98.81%,总氮的去除率达96.27%。【结论】滇池存在着较丰富的可培养好氧反硝化细菌,好氧反硝化细菌的分离丰富了好氧反硝化菌的种类,其中的高效脱氮菌株为污染水体或浅层地下水的生物修复提供了初步的候选菌株。     

分离于河口区芦苇湿地1株好氧反硝化菌的鉴定及其反硝化特性

【目的】筛选高效脱氮且N_2O释放量少的好氧反硝化细菌,并对菌株的反硝化特性进行研究,可为河口湿地富营养化水体的生物修复提供技术支撑。【方法】经BTB培养基初筛和反硝化能力测定,从辽河河口区芦苇湿地土壤中分离得到1株具有较高反硝化能力的好氧反硝化菌C3。经形态观察、生理生化鉴定和16S rRNA序列分析,对菌株进行鉴定。研究温度、碳源、pH及C/N对其生长量、反硝化能力及N2O释放的影响。【结果】筛选得到的高效好氧反硝化细菌C3,经鉴定属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。反硝化特性研究结果表明,该菌最适碳源为柠檬酸三钠,在温度为30°C、pH为7.0、C/N为10时生长速率和脱氮效率最高且N_2O释放量较少。在此条件下,该菌在36 h内使NO_3~–由179.55 mg/L降至5.08 mg/L,脱氮率高达97.17%。该菌株在整个反硝化过程中中间产物N_2O的最大累积量较低,为0.22 mg/L。【结论】从湿地土壤中分离所得好氧反硝化菌C3为假单胞菌属的1个种(Pseudomonas sp.),该菌株在高效除氮和低N_2O累积方面均具有明显优势,对后续河口湿地富营养化水体治理具有重要意义。     

脱氮硫杆菌的脱硫特性及其处理恶臭物质硫化氢的应用

污水和污泥的处理过程中会产生大量的恶臭气体硫化氢(H2S)。脱氮硫杆菌是氧化H2S和其他硫化物的重要的脱硫工程菌。本文阐述了脱氮硫杆菌的生物学特性和氧化H2S的两种途径。分析了反应体系中的硫化物负荷、硝酸盐和亚硝酸盐的浓度、氧含量以及pH值等因素对氧化效果、反应速率、氧化途径及产物形式的影响。介绍了脱氮硫杆菌在恶臭污染治理中的应用及其在同步处理含氮含硫恶臭物质方面的发展趋势。     

完全混合生物工艺脱除二氧化硫气体

运用完全混合生物处理工艺, 以预酸化的废糖蜜作为碳源进行了微生物法去除SO₂ 气体的研究, 在简单粗放的实验条件下, 研究了脱硫脱硫弧菌对预酸化的废糖蜜中有机酸的利用情况和对较高浓度SO₂ 气体的去除效果, 并对产物H2S 在第二级生物反应器中的去除率进行了测定。实验结果表明, 脱硫脱硫弧菌能利用预酸化的废糖蜜中的丙酮酸和乳酸作为碳源, 乙酸作为主要转化产物, 当二氧化硫进口浓度在1 865?4 637 mg/m³ 之间时, 在1#生物反应器中, SO₂ 去除率在91%以上, 最终出口SO₂ 去除率为95.5%, 产生的H₂S 在2#反应器中几乎被脱氮硫杆菌全部转化,平均去除率为98%, 菌体浓度均十分稳定, 系统运行状况良好。     

壳聚糖酶的克隆表达与壳寡糖的制备分析

目的:克隆壳聚糖酶基因于大肠杆菌中实现高表达,制备壳寡糖。方法:以枯草芽孢杆菌总DNA为模板扩增壳聚糖酶基因(CSN),克隆至载体pET23a(+)上,转化菌株BL21(DE3)。重组子经0.5 mmol/L IPTG诱导后,SDS-PAGE和质谱检测与鉴定重组酶。酶纯化后水解壳聚糖,薄层色谱分析其水解产物。结果:质谱证明壳聚糖酶(31.5kDa)成功表达,表达量占菌体总蛋白的45%左右。纯化后重组酶浓度为900 mg/L,纯度95%、回收率85%,酶活力为10 000 U/mg。壳聚糖降解产物为壳二糖至壳四糖。结论:原核表达载体pET23a(+)-CSN构建正确,壳聚糖酶表达量与活性高,适用于水解壳聚糖制备壳寡糖。     

国内外蝗害治理技术现状与展望

本文首先概述了国内外蝗虫发生与为害的态势,总结了现阶段我国蝗虫发生与为害的主要特点:即农田飞蝗暴发频繁而且严重,草原土蝗的发生时常造成严重的经济损失,而且侵入城市干扰市民生活,我国与周边国家之间蝗虫过境迁移频繁,使用化学农药污染环境和农产品;分析了国内外蝗虫防治对策与技术的发展现状,重点介绍了应急防治和可持续治理对策、...     

Coiled-coil nanomechanics and uncoiling and unfolding of the superhelix and alpha-helices of myosin

The nanomechanical properties of the coiled-coils of myosin are fundamentally important in understanding muscle assembly and contraction. Force spectra of single molecules of double-headed myosin, single-headed myosin, and coiled-coil tail fragments were acquired with an atomic force microscope and displayed characteristic triphasic force-distance responses to stretch: a rise phase (R) and a plateau phase (P) and an exponential phase (E). The R and P phases arise mainly from the stretching of the coiled-coils, with the hinge region being the main contributor to the rise phase at low force. Only the E phase was analyzable by the worm-like chain model of polymer elasticity. Restrained molecular mechanics simulations on an existing x-ray structure of scallop S2 yielded force spectra with either two or three phases, depending on the mode of stretch. It revealed that coiled-coil chains separate completely near the end of the P phase and the stretching of the unfolded chains gives rise to the E phase. Extensive conformational searching yielded a P phase force near 40 pN that agreed well with the experimental value. We suggest that the flexible and elastic S2 region, particularly the hinge region, may undergo force-induced unfolding and extend reversibly during actomyosin powerstroke.     

放牧对牧草光合作用、呼吸作用和氮、碳吸收与转运的影响

研究放牧对草地植物生理活动的影响,对于揭示草地放牧演替的生理机制有重要意义.大量研究表明,家畜放牧对牧草光合作用、呼吸作用以及C和N吸收与转运的影响,可以分为生理伤害和生理恢复2个阶段.放牧通过改变草地冠层结构影响牧草光合作用,净光合作用速率短期内迅速下降,随着叶面积指数增加又逐渐上升,呼吸作用有相似的变化趋势.牧草放牧后再生长所需的C和N最初主要来自根系和留茬中的贮藏物质,此后随着牧草生长恢复逐渐由同化作用供给,C代谢与土壤N水平负相关.放牧后牧草生理活动变化与牧草遗传特性、种间竞争、家畜放牧特征、非生物环境等因素密切相关.     

Kinetics and thermodynamics of peroxidase- and laccase-catalyzed oxidation of N-substituted phenothiazines and phenoxazines

N -substituted phenothiazines (PTs) and phenoxazines (POs) catalyzed by fungal Coprinus cinereus peroxidase and Polyporus pinsitus laccase were investigated at pH 4–10. In the case of peroxidase, an apparent bimolecular rate constant (expressed as k _cat/K _m) varied from 1 ×10⁷M⁻¹s⁻¹to 2.6×10⁸M⁻¹s⁻¹ at pH 7.0. The constants for PO oxidation were higher in comparison to PT. pH dependence revealed two or three ionizable groups with pK _a values of 4.9–5.7 and 7.7–9.7 that significantly affected the activity of peroxidase. Single-turnover experiments showed that the limiting step of PT oxidation was reduction of compound II and second-order rate constants were obtained which were consistent with the constants at steady-state conditions. Laccase-catalyzed PT and PO oxidation rates were lower; apparent bimolecular rate constants varied from 1.8×10⁵M⁻¹s⁻¹ to 2.0×10⁷M⁻¹s⁻¹ at pH 5.3. PO constants were higher in comparison to PT, as was the case with peroxidase. The dependence of the apparent bimolecular constants of compound II or copper type 1 reduction, in the case of peroxidase or laccase, respectively, was analyzed in the framework of the Marcus outer-sphere electron-transfer theory. Peroxidase-catalyzed reactions with PT, as well as PO, fitted the same hyperbolic dependence with a maximal oxidation rate of 1.6×10⁸M⁻¹s⁻¹ and a reorganization energy of 0.30 eV. The respective parameters for laccase were 5.0×10⁷M⁻¹s⁻¹ and 0.29 eV. Received: 20 September 1999 / Accepted: 24 February 2000     

Synthesis of hapten and conjugates of coumestrol and development of immunoassay

3-O-Carboxymethylcoumestrol was prepared as the hapten for immunoassay by a partial alkylation of coumestrol with ethyl chloroacetate in acetone alkalized with potassium carbonate. 3-O-Ethoxycarbonylmethylcoumestrol was separated by column chromatography and finally was hydrolyzed with formic acid. 1H and 13C NMR data (APT, COSY, HMQC, and HMBC) revealed that the reaction was regioselective, as 3-O-ethoxycarboxymethylcoumestrol was the only monosubstituted derivative. The hapten was then conjugated to bovine serum albumin and used for immunization of rabbits. A radioimmunoassay (RIA) system was established based on the polyclonal antiserum and a 125I-labeled hapten-tyrosine methyl ester conjugate as the radioligand. Parameters of the RIA: sensitivity: 12 pg per tube, 50% intercept: 140 pg per tube, working range: 20-4000 pg per tube. The cross-reactivity of a panel isoflavonoid and lignan phytoestrogens was either negligible (e.g. formononetin 0.07%; biochanin A 0.06%) or not detectable at all. The major immunoreactive peak in HPLC fractions from an alfalfa extract had the same retention time as coumestrol standard and represented 94.8% of the signal. The remaining 5.2% of immunoreactivity was distributed between five minor peaks. We conclude that after the validation for particular matrices, the method will be a useful tool for analysis of coumestrol, especially in low volume and low concentration samples.     

白术同源四倍体的诱导和鉴定及其与二倍体过氧化物酶的比较

以白术（Atractylodes macrooephala Koidz.）二倍体组培苗为材料,对其四倍体诱导方法进行研究,共获得45个白术同源四倍体株系,为优良株系的选育提供了材料。此外,还分析比较了其中8个白术四倍体株系与二倍体的过氧化物酶同工酶（POD）的酶谱差异,发现四倍体各株系过氧化物酶同工酶谱比二倍体的均多了Rf0.310的谱带,且总过氧化物酶比活力也发生了很大改变,对探讨白术四倍体优良株系的生理生化机理具有一定的参考价值。