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相似文献
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1.
湖泊氮素氧化及脱氮过程研究进展   总被引:7,自引:0,他引:7  
范俊楠  赵建伟  朱端卫 《生态学报》2012,32(15):4924-4931
自然界中氮的生物地球化学循环主要由微生物驱动,由固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用来完成。过去数十年间,随着异养硝化、厌氧氨氧化和古菌氨氧化作用的发现,人们对环境中氮素循环认识逐步深入,提出了多种脱氮途径新假说。对湖泊生态系统中氮素的输入、输出及其在水体、沉积物和水土界面的迁移转化过程进行了概括,对湖泊生态系统中反硝化和厌氧氨氧化脱氮机理及脱氮效率的最新研究进展进行了探讨,并对以后的氮素循环研究进行了展望。  相似文献   

2.
海洋厌氧氨氧化细菌分子生态学研究进展   总被引:4,自引:0,他引:4  
厌氧氨氧化细菌是能在厌氧的条件下将氨氧化为氮气的一类细菌,这类细菌执行着以前未被人们所认知的一个独特的过程--氧氨氧化过程,据估计厌氧氨氧化过程对于海洋氮气的形成有30%~50%的贡献率;海洋厌氧氨氧化细菌能与氨氧化细菌及氨氧化古菌存在潜在的耦合作用,对于海洋氮循环复杂机制的阐述有着非常重要的意义;同时海洋厌氧氨氧化细菌独特的细胞和基因组结构,也成为了解海洋细菌进化重要的模式微生物之一.本文综述了近年来国内外厌氧氨氧化细菌分子生态学方面的进展,并结合作者的工作对未来的研究进行展望.  相似文献   

3.
海洋氮循环中细菌的厌氧氨氧化   总被引:5,自引:0,他引:5  
细菌厌氧氨氧化过程是在一类特殊细菌的厌氧氨氧化体内完成的以氨作为电子供体硝酸盐作为电子受体的一种新型脱氮反应.厌氧氨氧化菌的发现,改变人们对传统氮的生物地球化学循环的认识:反硝化细菌并不是大气中氮气产生的唯一生物类群.而且越来越多的证据表明,细菌厌氧氨氧化与全球的氮物质循环密切相关,估计海洋细菌的厌氧氨氧化过程占到全球海洋氮气产生的一半左右.由于氮与碳的循环密切相关,因此可以推测,细菌的厌氧氨氧化会影响大气中的二氧化碳浓度,从而对全球气候变化产生重要影响.另外,由于细菌厌氧氨氧化菌实现了氨氮的短程转化,缩短了氮素的转化过程,因此为开发更节约能源、更符合可持续发展要求的废水脱氮新技术提供了生物学基础.  相似文献   

4.
自然条件变化和人类活动不仅加剧了土壤酸化,扩大了酸性土壤面积,而且严重影响了土壤氮循环。氨氧化过程作为硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的核心环节,受到国内外研究者的广泛关注。探究酸性土壤氨氧化作用及其功能微生物对完善氮循环机制和促进土壤养分循环具有重要意义。本文主要综述了土壤中氨氧化代谢途径,对比了氨氧化细菌(ammoniaoxidizing bacteria, AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)和全程硝化菌(complete ammoniaoxidizers,Comammox)对酸性土壤氨氧化作用的相对贡献,分析了微生物内源功能差异及pH、底物浓度等外部环境因素对氨氧化微生物丰度、活性和群落结构的影响,最后对氨氧化微生物研究进行了展望,以期为酸性土壤氨氧化作用研究和微生物修复技术应用与实践提供科学参考。  相似文献   

5.
氨氧化古菌及其对氮循环贡献的研究进展   总被引:6,自引:0,他引:6  
硝化作用先将氨氮氧化为亚硝酸盐氮并进一步氧化为硝酸盐氮,这一过程是氮进行全球生物化学循环的重要环节。随着氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)基因组序列中氨单加氧酶编码基因(amoA)的发现以及AOA在实验室条件下的成功培养(包括分离纯化和富集培养),基于分子生物学的研究表明AOA在各种环境广泛存在,且多数生境中它的数量远远超过氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)。AOA相对于AOB在氮循环中的贡献也引起了多方面的论证和争论。本文就氨氧化古菌的生态分布、系统进化、生境存在丰度及参与硝化作用等进行综述,指出不同生境AOA的活性及其对氮循环的重要性仍需做进一步的研究。  相似文献   

6.
氨氧化古菌的生态学研究进展   总被引:6,自引:0,他引:6       下载免费PDF全文
上百年来细菌一直被认为是地球氨氧化过程的主要驱动者,2005年海洋中分离到迄今唯一的非极端环境泉古菌,发现其氧化氨态氮获得能源生长,是氨氧化古菌。氨氧化古菌和细菌对地球氨氧化过程的相对贡献率,是目前全球氮循环研究最重要的微生物生态学问题之一。已有的证据表明古菌在海洋氨氧化过程中发挥了重要作用,细菌则是土壤氨氧化过程的主要驱动者。本文重点探讨了原位自然环境下氨氧化古菌的生态学研究进展。  相似文献   

7.
氨氧化微生物介导土壤中铵态氮的氧化,是土壤硝化作用的第一步。【目的】在大型隧道工程影响的岩溶区,了解氨氧化微生物对土壤含水率和营养环境变化的响应对于研究隧道建设引起的生态环境改变和氮循环过程变化都有十分重要的意义。【方法】本研究以重庆市北碚区中梁山龙凤槽谷为例,对比受隧道影响的龙凤槽谷和不受隧道影响的龙车槽谷中4种土地利用方式(荒草地、竹林地、混交林以及菜园地)下的土壤中,3种氨氧化微生物(氨氧化细菌AOB、氨氧化古菌AOA、亚硝酸盐氧化细菌CMX)的丰度变化,结合土壤含水量、pH以及土壤营养元素等的变化,分析隧道建设引起的可培养氨氧化微生物数量变化及其过程机理。【结果】结果发现:(1)由于隧道开挖揭露了地下含水层,导致地下水位下降、土壤含水率降低、pH值升高、硝态氮含量增加、隧道影响区AOA、AOB和CMX丰度显著低于非隧道影响区,后者数量分别是前者的4.8、4.4和3.9倍;(2)受岩溶区碱性土壤环境和地下水以及可溶物极易漏失的影响,铵态氮等底物浓度并不是氨氧化细菌的主要影响因素,AOA丰度与土壤含水率和土壤酸碱缓冲性能呈正相关(P<0.01),CMX和AOB丰度都与土壤硝态...  相似文献   

8.
人工湿地氮去除关键功能微生物生态学研究进展   总被引:12,自引:1,他引:11  
陈亮  刘锋  肖润林  吴金水 《生态学报》2017,37(18):6265-6274
人工湿地是一种能有效处理水体氮素污染的生态技术,其中微生物是驱动人工湿地系统中氮素去除的重要引擎。近20年来,随着分子生物学技术的广泛应用,有关人工湿地氮去除功能微生物生态学方面研究取得了一些重要进展。以硝化-反硝化作用和厌氧氨氧化作用这两种重要的人工湿地微生物脱氮途径为主,针对氨氧化细菌/古菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌等关键脱氮功能微生物的研究,重点归纳总结了目前有关这几类关键功能菌群在人工湿地中的丰度、活性、多样性、分布特征与影响因素,及其对废水中氮去除的作用,并在此基础上对今后的重点研究工作提出了展望。面向未来人工湿地氮去除关键功能微生物的研究应侧重其在污水净化和温室气体减排等方面的生态功能研究,同时加强其代谢过程与机制以及不同功能菌群间的关联研究。  相似文献   

9.
抑制剂在氨氧化微生物研究中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
杨韦玲  胡佳杰  胡宝兰 《微生物学报》2018,58(10):1722-1731
在氨氧化微生物的相关研究中经常使用各类抑制剂,包括针对硝化作用的抑制剂和针对微生物生长的抑制剂。自发现氨氧化古菌以来,人们在氨氧化细菌抑制剂的基础上重新筛选和使用不同的抑制剂来满足氨氧化微生物研究的需求。抑制剂既可以加速氨氧化古菌的富集,也可以帮助研究者区分古菌与细菌对硝化作用的贡献以及它们自身合成代谢能力的差别。本文综述了各类抑制剂的使用浓度和抑制效果,包括双氰胺(DCD)、3,4-二甲基吡啶磷酸盐(DMPP)、丙烯基硫脲(ATU)等传统抑制剂,乙炔和辛炔等炔烃类抑制剂,一氧化氮清除剂以及抗生素等对氨氧化微生物的活性和生长有特异性或通用抑制能力的抑制剂。通过对氨氧化微生物抑制剂的归纳总结,可为氨氧化微生物研究过程中抑制剂的选择提供参考。  相似文献   

10.
厌氧氨氧化细菌的研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
厌氧氨氧化是指微生物在无氧条件下,以NO_2~–为电子受体,将NH_4~+氧化成N_2的过程,该过程主要由浮霉菌门下的厌氧氨氧化细菌参与。厌氧氨氧化细菌广泛存在于海洋生态系统、淡水生态系统、陆地生态系统及其他一些特殊生境中,其在废水生物脱氮和地球氮循环中扮演着重要角色。本文从厌氧氨氧化细菌的发现历程、种类、特性、代谢途径、分布、检测方法及应用上进行了较为全面的总结;最后对厌氧氨氧化细菌研究前沿问题和未来发展方向进行了探讨与展望。  相似文献   

11.
蔡雨衡  向斯  程凯 《微生物学通报》2021,48(11):3996-4005
[背景] 氨氮浓度会明显影响亚硝化单胞菌的活性,但氨氮浓度对吸附态亚硝化单胞菌菌种的抑制动力学尚缺乏研究。[目的] 研究氨氮浓度对3种吸附态亚硝化单胞菌(Nitrosomonas eutropha CZ-4、Nitrosomonas halophila C-19和Nitrosomonas europaea SH-3)的影响。[方法] 以碳酸钙作为吸附基质,设定氨氮浓度为25-1 000 mg/L,测定3种亚硝化单胞菌(N.eutropha CZ-4、N. halophila C-19和N. europaea SH-3)的亚硝氮积累速率与最大比生长速率,并通过Edwares2模型建立氨氧化的抑制动力学方程。[结果] N. halophila C-19在初始氨氮浓度为50-100 mg/L时的亚硝氮积累最快,N. europaea SH-3的亚硝氮积累则在初始氨氮浓度为50-200 mg/L时最快,而N. eutropha CZ-4则适于在初始氨氮浓度为50-400 mg/L时积累亚硝氮;N. eutropha CZ-4的最大比生长速率出现在初始氨氮浓度为50-400 mg/L时,明显高于N. halophila C-19(25-100 mg/L),而N. europaea SH-3的生长速度在初始氨氮浓度为50-800 mg/L区间内无显著差异;N. europaea SH-3的KI(922.76 mg/L)显著高于N. eutropha CZ-4(597.88 mg/L),而CZ-4的KI又显著高于N. halophila C-19(186.24 mg/L),N. europaea SH-3的Km(72.06 mg/L)显著高于N. halophila C-19(23.23 mg/L)。[结论] 3种吸附态亚硝化单胞菌的生长和氨氧化对氨氮浓度变化的响应存在明显差异,对于认识不同亚硝化单胞菌在不同氨氮浓度污水中的功能并开发相应的工程技术具有重要意义。  相似文献   

12.
13.
Aims:  To monitor emissions of NH3 and N2O during composting and link these to ammonia oxidation rates and the community structure of ammonia oxidizing bacteria (AOB).
Methods and Results:  A laboratory-scale compost reactor treating organic household waste was run for 2 months. NH3 emissions peaked when pH started to increase. Small amounts of N2O and CH4 were also produced. In total, 16% and less than 1% of the initial N was lost as NH3-N and N2O-N respectively. The potential ammonia oxidation rate, determined by a chlorate inhibition assay, increased fourfold during the first 9 days and then remained high. Initially, both Nitrosospira and Nitrosomonas populations were detected using DGGE analysis of AOB specific 16S rRNA fragments. Only Nitrosomonas europaea was detected under thermophilic conditions, but Nitrosospira populations re-established during the cooling phase.
Conclusions:  Thermophilic conditions favoured high potential ammonia oxidation rates, suggesting that ammonia oxidation contributed to reduced NH3 emissions. Small but significant amounts of N2O were emitted during the thermophilic phase. The significance of different AOBs detected in the compost for ammonia oxidation is not clear.
Significance and Impact of Study:  This study shows that ammonia oxidation occurs at high temperature composting and therefore most likely reduces NH3 emissions.  相似文献   

14.
厌氧氨氧化菌混培物生长及代谢动力学研究   总被引:55,自引:2,他引:53  
研究了厌氧氨氧化菌混培物的动力学特性.测得细胞产率系数1.573mgVS(mmolNH4+)-1;细胞衰减常数0.052mgVS(g@VS@d)-1.厌氧氨氧化菌混培物的最大氨氧化速率1.320~2.761mmol(gVS@d)-1,最大亚硝酸盐转化(反硝化)速率14.497mmol(gVS@d)-1.厌氧氨氧化菌混培物利用氨的Km值1.801~4.215mmol@L-1,利用亚硝酸盐的Km值0.468mmol@L-1.氨自身的抑制常数38.018~98.465mmol@L,实际最大氨氧化速率的氨浓度16.656mmol@L-1.亚硝酸盐对厌氧氨氧化的抑制常数5.401~11.995mmol@L-1.厌氧氨氧化的最适pH7.605.厌氧氨氧化的最适温度30℃.Vmaxa、Kma、Kia和Kin的活化能依次为37.316、30.239、33.695和30.473kJ@mol-1.  相似文献   

15.
【目的】通过对酸性矿山环境中嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、钩端螺旋菌属(Leptospirillum)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、酸原体属(Acidiplasma)和铁质菌属(Ferroplasma)的100株冶金微生物基因组中CRISPR-Cas系统的结构特征和同源关系进行生物信息学分析,在基因组水平上解析冶金微生物基于CRISPR系统对极端环境的适应性免疫机制。【方法】从NCBI网站下载基因组序列,采用CRISPR Finder定位基因组中潜在的CRISPR簇。分析CRISPR系统的组成结构与功能:利用Clustal Omega对重复序列(repeat)分类;将间隔序列(spacer)分别与nr数据库、质粒数据库和病毒数据库比对,获得注释信息;根据Cas蛋白的种类和同源性对酸性矿山环境微生物的CRISPR-Cas系统分型。【结果】在100株冶金微生物基因组中共鉴定出415个CRISPR簇,在176个c CRISPR簇中共有80种不同的重复序列和4147条间隔序列。对重复序列分类,发现12类重复序列均能形成典型的RNA二级结构,Cluster10中的重复序列在冶金微生物中最具有代表性。间隔序列注释结果表明,这些微生物曾遭受来自细菌质粒与病毒的攻击,并通过不同的防御机制抵抗外源核酸序列的入侵。冶金微生物细菌的大部分CRISPR-Cas系统属于I-C和I-E亚类型,而古菌的CRISPR-Cas系统多为I-D亚类型,两者基于CRISPR-Cas系统的进化过程中存在显著差异。【结论】酸性矿山环境微生物的CRISPR结构可能采用不同免疫机制介导外源核酸序列与Cas蛋白的相互作用,为进一步揭示极端环境微生物的适应性进化机理奠定了基础。  相似文献   

16.
The contribution of agriculture to the sustainable development goals requires climate-smart and profitable farm innovations. Increasing the ammonia fertilizer applications to meet the global food demands results in high agricultural costs, environmental quality deterioration, and global warming, without a significant increase in crop yield. Here, we reported that a third microbial ammonia oxidation process, complete ammonia oxidation (comammox), is contributing to a significant ammonia fertilizer loss (41.9 ± 4.8%) at the rate of 3.53 ± 0.55 mg N kg−1 day−1 in agricultural soils around the world. The contribution of comammox to ammonia fertilizer loss, occurring mainly in surface agricultural soil profiles (0–0.2 m), was equivalent to that of bacterial ammonia oxidation (48.6 ± 4.5%); both processes were significantly more important than archaeal ammonia oxidation (9.5 ± 3.6%). In contrast, comammox produced less N2O (0.98 ± 0.44 μg N kg−1 day−1, 11.7 ± 3.1%), comparable to that produced by archaeal ammonia oxidation (16.4 ± 4.4%) but significantly lower than that of bacterial ammonia oxidation (72.0 ± 5.1%). The efficiency of ammonia conversion to N2O by comammox (0.02 ± 0.01%) was evidently lower than that of bacterial (0.24 ± 0.06%) and archaeal (0.16 ± 0.04%) ammonia oxidation. The comammox rate increased with increasing soil pH values, which is the only physicochemical characteristic that significantly influenced both comammox bacterial abundance and rates. Ammonia fertilizer loss, dominated by comammox and bacterial ammonia oxidation, was more intense in soils with pH >6.5 than in soils with pH <6.5. Our results revealed that comammox plays a vital role in ammonia fertilizer loss and sustainable development in agroecosystems that have been previously overlooked for a long term.  相似文献   

17.
In this study, anaerobic digestion of nitrogen‐rich chicken (egg‐laying hen) manure at different trace element (TE) mix doses and different total ammonia nitrogen (TAN) concentrations was investigated in batch digestion experiments. With respect to nonsupplemented TE sets, addition of TE mixture containing 1 mg/L Ni, 1 mg/L Co, 0.2 mg/L Mo, 0.2 mg/L Se, 0.2 mg/L W, and 5 mg/L Fe at TAN concentrations of 3000 mg/L and 4000 mg/L, cumulative CH4 production and CH4 production rate improved by 7–8% and 5–6%, respectively. The results revealed that at a very high TAN concentration of 6000 mg/L, the effect of TE addition was significantly high and the cumulative CH4 production and production rate were increased by 20 and 39.5%, respectively. Therefore, it is concluded that at elevated TAN concentrations the CH4 production that was stimulated by TE supplementation was presumably occurred through syntrophic acetate oxidation.  相似文献   

18.
In a preliminary experiment we found that methane evolved from a sandy subsoil during aerobic incubation of shaken soil slurries. In the study presented here the methane was found to be released from the sand particles by mechanical weathering, caused by the grinding effect of the shaking. Large amounts of gas (about 0.5 ml gas g–1 soil) were extracted by intense grinding of the soil in gas tight serum vials. Methane was the main hydrocarbon in the emitted gas, but also a considerable amount of ethane was present, as well as minor amounts of heavier hydrocarbons (up to C6). The 13C-values of the emitted methane and ethane were –33 and –29 , respectively. Together these results demonstrate a thermogenic origin of the gas. This paper also reports the results of an incubation experiment where possible methane oxidation was looked for. If a possible release of methane is not accounted for, methane oxidation may be overlooked, as illustrated in this paper. Methane consumption was detected only in soil from 40 cm, in contrast to soil sampled at 100 cm and deeper where a slight production was measured. When methane oxidation was inhibited by dimethyl-ether, a significant release of methane was seen. The release was probably caused by chemical weathering. When this methane release was taken into account, methane oxidation was found to be present at all measured depths (40 to 200 cm). Fertilization with urea inhibited the methane oxidation at 40 cm but not at deeper layers. It is hypothesized that ammonia oxidizing bacteria were the main methane oxidizers in this mineral subsoil (deeper than 1 m), and that oxidation of methane might be a survival mechanism for ammonia oxidizers in ammonia limited environments.  相似文献   

19.
厌氧氨氧化体的组成、结构与功能   总被引:2,自引:1,他引:1  
厌氧氨氧化(Anammox)是微生物和环境领域的研究热点之一。厌氧氨氧化菌(AnAOB)是Anammox的功能载体。不同于大部分原核微生物,AnAOB具有独特的细胞器——厌氧氨氧化体,它是进行Anammox代谢的场所。研究厌氧氨氧化体有助于探明厌氧氨氧化菌的代谢特性。本文综述了厌氧氨氧化体的组成、结构与功能,以期为从事Anammox研究的同行提供参考。  相似文献   

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