印度洋深海沉积物石油烃降解菌分离、鉴定与多样性分析

烃类物质在海洋环境中广泛分布,深海可能含有特殊的烃降解微生物。本研究通过对西南印度洋中脊与印度洋中部深海沉积物中石油降解菌的富集培养和分离鉴定,从6个站点的样品中共分离得到800株菌,通过BOX-PCR去重复菌株后,对其中183株菌进行了16S rRNA基因序列分析,发现这些菌分属于23个属;其中,γ-变形菌纲的食烷菌属(Alcanivorax)和放线菌纲的微杆菌属(Microbacterium)占优势。此外,还发现了食烷菌属2个潜在的新种、假海栖菌属(Pseudooceanicola)1个潜在新种。高通量测序结果证明,富集菌群中γ-变形菌纲是优势菌,主要包括食烷菌属、盐单胞菌属(Halomonas)、海杆菌属(Marinobacter)等。结合可培养菌与高通量测序结果,食烷菌属、盐单胞菌属、海杆菌属、交替假单胞菌(Pseudoalteromonas)、海源菌属(Idiomarina)与微杆菌属(Microbacterium)是沉积物样品中常见的石油烃降解菌,迪茨氏菌属(Dietzia)、红球菌属(Rhodococcus),假单胞菌属(Pseudomonas)、赤杆菌属(Erythrobacter)与副球菌属(Paracoccus)等可能也参与了烃的降解。     

辽河油田土壤石油污染及其微生物群落特征

本研究采取辽河油田曙光采油厂、欢喜岭采油厂和锦州采油厂井场周边土壤,并以未污染稻田土壤作为对照,分析了各采样点的土壤理化性质、石油烃浓度组成及土壤微生物群落结构。结果表明: 1) 3个采油厂井场周边土壤均受到严重的石油烃污染,但其石油烃浓度及组成存在一定的差异,曙光和欢喜岭采油厂土壤石油烃平均浓度是锦州采油厂的2倍以上;曙光采油厂土壤中胶质沥青质含量最高,而欢喜岭和锦州采油厂土壤中烷烃含量最高,比例均在40%以上。2)与稻田土壤相比,锦州采油厂土壤微生物操作分类单元(OTU)、Chao1指数和Shannon指数升高,而其在曙光和欢喜岭采油厂土壤中降低;各采油厂土壤样品中存在相同的优势菌门及菌属,但丰度存在较大差异。锦州采油厂土壤中分枝杆菌属、假单胞菌属的丰度高,曙光采油厂土壤中鞘氨醇单胞菌属、类诺卡氏菌属、马赛菌属的丰度高,而欢喜岭采油厂土壤中溶杆菌属、硫杆菌属、假节杆菌属的丰度高。3)相关分析表明,鞘氨醇单胞菌属、类诺卡氏菌属、硫杆菌属、马赛菌属、假节杆菌属与总石油烃、总有机碳和胶质沥青质含量呈显著正相关,分枝杆菌属、溶杆菌属、假单胞菌属与总氮和总磷呈显著正相关。本研究系统分析了不同采油厂土壤中石油烃、土壤理化性质和微生物群落特征,揭示了辽河油田污染土壤中特定的优势菌属和群落结构,为辽河油田石油烃污染土壤修复功能微生物筛选及修复过程菌群构建提供理论依据,也为其他油田高效降解菌筛选提供了方法借鉴。     

小黑麦对石油污染盐碱土壤细菌群落与石油烃降解的影响

为了研究小黑麦对石油污染盐碱土壤中的细菌群落与石油烃降解率的影响,采用高通量测序技术,设置0 g/kg,1 g/kg和5 g/kg三个石油浓度,以未种植小黑麦的土壤作为对照,对6组不同处理的盐碱土壤样品的细菌群落结构及其多样性进行测定,并分析土壤中的石油烃降解率。结果表明:在土壤石油浓度为1 g/kg和5 g/kg时,小黑麦根际土壤中的石油烃降解率相较对照组分别提高了36.67%和33.20%。从6个土壤样品中分别获得21398—27899条测序序列。在石油污染土壤中,小黑麦根际土壤的细菌群落多样性和丰度均大于对照组的土壤。同时,在"门","纲","属"的分类水平上,小黑麦根际土壤细菌群落中的一些根际细菌的相对丰度增加了,主要包括变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、烷烃降解菌科-未命名菌属(Alcanivoracaceae_norank)、黄单胞菌属(Xanthomonas)、亚硝化单胞菌-不可培养菌属(Nitrosomonadaceae_unculture)等。有一些相对丰度增加的根际细菌是以石油及石油分解物为碳源的微生物。本研究证明种植小黑麦改变了石油污染盐碱土壤根际土壤细菌群落结构组成和多样性,促进了降解石油微生物群落的构建,显著提高了盐碱土壤石油污染的降解效果。研究结果为石油污染盐碱土壤的植物修复奠定了理论基础。     

辽宁盘锦三角洲翅碱蓬根系及内生细菌群落多样性

【目的】翅碱蓬(Suaeda heteroptera)是一种典型的盐碱指示物,对重金属和石油污染的盐碱土壤有一定的修复作用,但是关于翅碱蓬根系与根系内生微生物之间的关系、微生物的多样性以及根系微生物在生物修复中所起作用的研究较少。本文以盘锦"红海滩"的翅碱蓬为例,研究翅碱蓬根系及根系内生细菌菌群种类和结构。【方法】通过传统的培养方法和非培养的高通量测序方法对翅碱蓬根系土壤样品、根系附着物样品以及根系匀浆样品中微生物群落多样性进行分析。【结果】传统方法共分离得到67株细菌,选择代表菌28株,根据其形态特征和生理生化特征,结合16S r RNA基因序列比对进行鉴定,它们分别属于盐单胞菌属(Halomonas)、海细菌属(Marinobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、副球菌属(Paracoccus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、游动球菌属(Planococlus)、沙雷氏菌属(Serratia)、刘志恒菌属(Zhihengliuella)等。利用高通量测序技术对样品进行多样性分析,其中根系附着物样品的菌群丰度和多样性最高,依次分别为根系土壤样品和根系匀浆样品。3个样品中有效序列群落结构可分为12个门,包括酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿菌门(Chlorobi)、绿弯菌门(Chloroflexi)、蓝菌门(Cyanobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、变形菌门(Proteobacteria)、螺旋体门(Spirochaetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)。根系匀浆样品中蓝菌门为优势门类,占整个菌群的42%,变形菌门为次优势类群,占33%。变形菌门在根系附着物样品中为优势门类,占46%,拟杆菌门为次优势门类,占16%。根系土壤样品中拟杆菌门为优势门类,占整个菌群的37%,次优势类群为变形菌门,占20%。【结论】翅碱蓬根系和内生菌具有丰富的多样性,其根系微生物可能会在重金属和石油污染土壤的生物修复中起一定的修复作用。     

长期石油和重金属污染对农田土壤假单胞菌种群多样性及结构的影响

采用PCR—DGGE方法,对我国东北地区长期石油和重金属污染农田土壤中的假单胞菌多样性及其种群结构进行研究．结果表明：石油污染区土壤中假单胞菌多样性指数显著高于重金属污染区;石油污染区旱田土壤假单胞菌多样性接近于对照清洁土壤,但低于相似污染程度的石油污染区水田土壤,表明污染物类型与耕作管理方式是影响土壤中假单胞菌多样性的主要因素．经16SrRNA的V6／V7区测序,Pseudomonas mendocina、P．stutzeri和P．aeruginosa是该石油和重金属污染区土壤中的优势类群,说明在长期污染胁迫下,这3种假单胞菌分别得到了不同程度的富集,推测与石油烃的自然降解及假单胞菌的重金属抗性有关．     

石油污染土壤强化修复前后细菌多样性变化研究

采用高通量测序技术,对石油污染土壤及石油降解菌强化修复土壤的细菌群落多样性进行了分析。发现污染前后各组间在门水平和属水平上变化显著,污染前细菌多样性丰富,包括34门675属,主要优势菌群依次为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)等。优势菌属依次为芽单胞菌属(Gemmatimonas)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、节杆菌属(Arthrobacter)等。石油污染110 d后土壤细菌类群多样性降低,分布在29门507属,细菌优势门变化不显著等,优势菌属依次为鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属(Pseudomonas)、GP6、芽单胞菌属、GP4、微小杆菌属(Exiguobacterium)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas)和类诺卡氏菌属(Nocardioides)。添加铜绿假单胞菌1217、红平红球菌KB1和混合菌剂的三个强化修复组细菌分别分布在31门471属、32门474属和29门473属,在细菌组成上差异不显著,在丰度上差异显著。鞘氨醇单胞菌属、假单胞菌属、芽单胞菌属和类诺卡氏菌属细菌是主要的石油污染物降解菌。     

石油降解菌的分离鉴定及石油污染土壤的细菌多样性

从石油污染的土壤中分离筛选到28株石油降解菌,经鉴定分别为短杆菌属、假单胞菌属、邻单胞菌属和微球菌属;对4个石油不同程度污染的土壤样品中嗜油微生物分布状况进行分析,发现污染严重的土壤样品中嗜油菌的数量相对较多;用聚合酶链式反应(PCR)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)和切胶测序相结合的方法对4个土壤样品中的细菌多样性进行分析,结果显示在受污染的土壤中,My cobacterium和B acillus在污染程度较低的样品中分布的较为集中,F lavobacterium和A zosp ira在污染程度较高的样品中丰度较高。属于B eta p roteobacterium类群的细菌在受污染的土壤中占有优势,同时还有一些不可培养的菌群存在。气质联用(GC-M S)分析结果表明石油污染程度及污染物中芳香烃类的含量对细菌多样性有着显著影响。在石油污染程度高,芳香烃类含量高的样品中细菌的多样性相对较低。     

一株石油烃降解菌分子鉴定及特性分析

从受污海水中分离筛选了具有石油烃降解能力的降解菌Bac1020,经PCR扩增得到1 497 bp长16S rDNA序列,通过Blast比对,与主要石油烃降解菌属16S rDNA序列构建系统发生树,鉴定其为不动杆菌(Acinetobactersp.)。降解菌(Acinetobactersp.)在72 h内生长稳定,对石油烃的降解率随时间的延长而不断增加。建立了快速筛选及鉴定石油烃降解菌的方法,应用于海洋石油烃污染的生物降解。     

石油降解菌的分子鉴定及降解能力研究

以六株具有石油降解功能的细菌(编号为GW40、GW101、GW109、GW117、GW157、GW159)为材料, 通过全细胞蛋白电泳聚类, 16S rRNA 基因系统发育分析和生理生化特性初步鉴定, 鉴定结果为不动杆菌属(Pseudomonas sp.)。并研究了不同pH, 温度和石油浓度对菌株降解石油能力的影响。SDS-PAGE 图谱分析结果表明, 在14.4-96.4KDa 范围内, 它们有92.3%以上相似性蛋白图谱, 证明它们属于同一类群; 16S rRNA 基因系统发育分析表明六株菌与不动杆菌属的亲缘关系较近, 因此把它们归到不动杆菌属。六菌株在pH 6.0-7.0, 温度为 30 ℃和石油浓度为2 g·L−1时, 对石油的降解率最大。     

耐盐碱石油烃降解菌的筛选、鉴定及其耐盐碱性研究

从大港油田区石油污染盐碱化土壤和油泥中筛选得到10株耐盐碱石油烃降解菌,通过形态特征、生理生化特征和16S r RNA序列分析确定这些菌株为苍白杆菌属、葡萄球菌属、迪茨菌属、棒状杆菌属、无色杆菌属、微杆菌属、芽孢杆菌属。通过液体培养试验,研究了10株菌的耐盐碱能力。结果表明,除B07仅能耐受3%盐度外,其他菌株均能耐受5%或者更高的盐度环境,其中B02和B05在盐度高达11%时仍具有较高的生长活性;10株菌均能耐受p H为9的碱度环境,B01、B03、B04、B06、B09能耐受p H为10的环境,其中,B03和B04在p H为11时仍具有较高的生长活性。研究表明石油烃降解菌在不同微生物种属中广泛存在,并具有较好的耐盐碱特性,有望在石油污染盐碱化土壤修复中广泛应用。     

Two Na+ and Cl- Hyperaccumulators of the Chenopodiaceae

The authors found five sodium (Na ) and chloride (Cl-) hyperaccumulating halophytes in the Temperate Desert of Xinjiang, China and studied two of them (Suaeda salsa (L.) Pall. and Kalidium folium (Pall.) Moq.). K. folium and S. salsa had a NaCl content of 32.1% and 29.8%, respectively, on a dry weight basis. X-ray microanalysis of the Na in the vacuole, apoplasts and cytoplasm of the two plants indicated a ratio of 7.3:5.6:1.0 in K. folium and 7.3:6.6:1.0 in S. salsa. These data show that K. folium and S. salsa both have a high Na and Cl-accumulating capacity, which is related to high activity oftonoplast H -ATPase and H -PPase.     

硫腺苷甲硫氨酸合成酶基因的克隆及其在盐胁迫条件下的不同表达

硫腺苷甲硫氨酸作为甲基供体在转甲基反应中起到重要作用.为了解硫腺苷甲硫氨酸在盐地碱蓬(Suaedasalsa (L.)Pall)耐盐中的作用,我们对可能编码硫腺苷甲硫氨酸合成酶的基因(SsSAMS2)进行了分析.该基因在经400 mmol/L NaCl处理的盐地碱蓬地上部分的λ-Zap cDNA文库中克隆到,其插入片段全长1 531 bp,包含一个395个氨基酸的开放阅读框架,该基因推断的分子量约为43 kD.SsSAMS2与长春花(Catharanthus roseus)的SAMS2在氨基酸水平上的一致性为93%.Southern杂交显示,SsSAMS2在盐地碱蓬基因组中可能是两个拷贝.Northern分析显示硫腺苷甲硫氨酸合成酶基因受NaCl等胁迫的正调控.酶活性检测表明,NaCl胁迫条件下该酶活性增强.     

黄河三角洲盐碱地花生根层土壤菌群结构多样性

花生属豆科固氮作物,具较强的抗旱耐盐性,土壤微生物在盐碱土生态系统中具有重要的生态功能。以花生平作、花生/棉花间作为对象,通过16S rRNA基因克隆文库技术分析了黄河三角洲滨海盐碱地花生旺盛生长期不同含盐量盐碱地和非盐碱地0—40cm根层非培养土壤微生物群落组成及其多样性,分析了盐碱地花生根层土壤细菌群落与非盐碱地花生根层土壤细菌群落的差异,为揭示盐碱地花生根层土壤微生物的多样性以及土地利用变化与生态环境效应间的关系奠定基础。利用免培养技术直接从土壤样品提取总DNA,针对细菌基因组16S rRNA基因的V3高变区进行PCR扩增;利用焦磷酸测序的方法对V3高变区PCR产物进行高通量测序,并对测序数据进行生物信息学分析。结果表明,(1)黄河三角洲滨海盐碱土较高含盐量土壤中根层土壤微生物种类、优势种群数量和群落功能多样性较非盐碱土壤较为丰富。(2)盐碱土花生平作或花生//棉花间作两种种植方式基本不影响二者0—40cm根层土壤微生物优势类群;不同土壤类型和种植模式下,花生和棉花根层土壤中优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria) 4种菌群,其总丰度为80%—90%。非盐碱土壤中花生根层的酸杆菌门(Acidobacteria)丰度是盐碱土壤中的3倍以上,嗜热油菌纲(Thermoleophilia)和放线菌纲(Actinomycetales)丰度远高于各种盐碱土壤花生平作和花生//棉花间作两种植模式下的花生根层土壤;非盐碱土平作花生0—40cm土层中Rubellimicrobium、Pontibacter和Lamia细菌则显著缺失。(3)土壤类型对土壤微生物菌群类型影响较大,聚类分析表明,10个土壤样本依据土壤含盐量高低和根系分布深度聚为3类,即非盐碱土壤归为1类,盐碱土壤根系密集分布层0—20cm、20—40cm各归为1类。     

新疆红井子盐碱土壤非培养放线菌多样性

【目的】研究新疆红井子盐碱土壤中的放线菌物种多样性。【方法】应用基于16S rRNA基因序列系统发育分析的免培养方法进行放线菌物种多样性分析。利用放线菌特异性引物,以土壤样品总DNA为模板,扩增16S rRNA基因,构建16S rRNA基因克隆文库,并对文库中的插入序列进行RFLP分析。【结果】随机挑选的246个阳性克隆通过酶切筛选出61个不同图谱的重组克隆并测序。分析结果显示这61个克隆序列分属于42个OTUs,分布于放线菌纲(Actinobacteria)的放线菌亚纲(Actinobacteridae)、酸微菌亚纲(Acidimicrobidae)和红色杆菌亚纲(Rubrobacteridae);该环境中有71.4%的序列与已有效发表菌株的序列相似性小于97%,代表着放线菌新类群,其中部分序列形成了几个独立的进化分支,可能代表更高级的新分类单元。【结论】红井子土壤中的放线菌组成具有丰富的多样性,并有新放线菌分类单位的潜在资源,值得进一步进行开发研究。     

Two Na^＋ and Cl^- Hyperaccumulators of the Chenopodiaceae

The authors found five sodium (Na^ ) and chloride (Cl^-) hyperaccumulating halophytes in the Temperate Desert of Xinjiang, China and studied two of them (Suaeda salsa (L.) Pall. and Kalidium folium (Pall.) Moq.). K. folium and S. salsa had a NaCl content of 32.1% and 29.8%, respectively, on a dry weight basis. X-ray microanalysis of the Na in the vacuole, apoplasts and cytoplasm of the two plants indicated a ratio of 7.3:5.6:1.0 in K. folium and 7.3:6.6:1.0 in S. salsa. These data show that K. folium and S. salsa both have a high Na and Cl^- accumulating capacity, which is related to high activity of tonoplast H^ -ATPase and H^ -PPase.     

Experimentation on Degradation of Petroleum in Contaminated Soils in the Root Zone of Maize (Zea Mays L.) Inoculated with Piriformospora Indica

Plant-based methods such as rhizodegradation are very promising for the remediation of petroleum-contaminated soils. Associations of plants with endophytes can further enhance their phytoremediation potential. In this study, a rhizobox experiment was conducted to investigate whether inoculation with the root-colonizing fungus Piriformospora indica could further enhance the degradation of petroleum hydrocarbons in the root zone of maize (Zea mays L.). The rhizoboxes were subdivided into compartments in accordance with distance from the plants. After filling the boxes with soil from a petroleum-contaminated site, seedlings that had either been inoculated with P. indica or not were grown in the middle compartments of the rhizoboxes and grown for 64 days. A plant-free treatment was included for control. The presence of roots strongly increased the counts of total and petroleum-degrading soil bacteria, respiration, dehydrogenase activity, water-soluble phenols and petroleum degradation. All these effects were also found in the soil adjacent to the middle compartments of the rhizoboxes, but strongly decreased further away from it. Inoculation with P. indica further enhanced all the recorded parameters without changing the spatial pattern of the effects. Inoculated plants also produced around 40% more root and shoot biomass than noninoculated plants and had greener leaves. Together, the results indicate that the treatment effects on the recorded soil microbial and biochemical parameters including petroleum hydrocarbon degradation were primarily due to increased root exudation. Irrespectively of this, they show that maize can be used to accelerate the rhizodegradation of petroleum hydrocarbons in soil and that inoculation with P. indica can substantially enhance the phytoremediation performance of maize.     

Cloning and Differential Expression of Two Catalases in Suaeda salsa in Response to Salt Stress

Two different cDNA clones (Sscat1 and Sscat2) encoding catalase, the primary important H2O2_scavenging enzyme, were isolated from a λZap_cDNA library constructed from a 400 mmol/L NaCl_treated library of Suaeda salsa (L.) Pall aerial tissue. Sscat1 (1.7 kb) contains a full open reading frame of 492 amino acids and Sscat2 (1.1 kb) is a partial clone. BLAST analysis indicates that the two clones share 71.9% identity in nucleotide sequence and 75% identity in deduced amino acid sequence within the last 287 amino acid residues of Sscat1. Southern blotting analysis showed that Sscat1 is multicopy in S. salsa genome, while Sscat2 is a single copy gene. Northern blotting analysis showed a rapid increase in the steady_level of both genes in roots after 48 h salt treatment, but only Sscat1 was induced in salinity treated leaves. Time_course analysis carried out in leaves confirmed that Sscat1 was induced by salt stress, in contrast to Sscat2. These implied that the expression of Sscat1 and Sscat2 genes are differentially regulated in S. salsa. The activity of total catalase is dramatically increased in response to salt stress.