含有甲烷氧化菌的混合菌群特性研究

为获得高效甲烷氧化微生物体系,从农业土壤中采样,以甲烷作为唯一碳源进行好氧选择性传代培养,得到生长性能稳定、生长优于Methylosinus trichosporium OB3b纯培养的具有甲烷单加氧酶(Methane Monooxygenase,MMO)活性甲烷氧化混合菌。利用MMO的共代谢特性,分别以苯酚和环氧丙烷作为目标对象,考察该混合菌对有机污染物的降解及用于生产有用化学物质的催化特性。结果表明,所得混合菌具有高效降解苯酚能力,对初始浓度为600mg/L的苯酚,经过11h培养,苯酚降解率可达99%。另外,以该混合菌为催化剂可以实现丙烯氧化生产环氧丙烷。通过降低磷酸盐浓度可以有效提高环氧丙烷的积累浓度,最大可至5mmol/L。此外,采用纯种分离方法结合PCR扩增、16SrRNA和MMO功能基因分析技术对混合菌群结构进行解析。结果表明,该混合菌群由Ⅱ型甲烷氧化菌及其它至少4种非甲烷氧化菌组成,它们分别属于Methylosinus trichosporium和Acinetobacter junii、Cupriavidusme tallidurans、Comamonas testosteroni和Stenotrophomonas maltophilia。采用PCR方法从混合菌及纯化菌株M.trichosporiums Y9总DNA中都能扩增得到mmoB、mmoX和pmoA基因片段,表明该甲烷氧化菌同时具有sMMO和pMMO两种形式的MMO。通过对从甲烷氧化混合菌中分离纯化得到的甲烷氧化菌进行PCR产物测序,结果发现其与Methylosinus trichosporium的同源性为99.9%。     

甲烷氧化混合菌的保藏方法研究

【目的】甲烷氧化混合菌是自然界中吸收甲烷的关键微生物,在甲烷氧化混合菌的研究和应用中,首先要解决其长期稳定保藏的问题,保藏方法应能有效保持菌群结构和功能的完整性、稳定性。【方法】以从煤矿土壤富集得到的两种结构稳定的甲烷氧化混合菌为实验体系,研究对比了冷藏法、低温冷冻法、石蜡油冷冻法、甘油冷冻法4种保藏方法,考察保藏前后混合菌的生长状况、MMO活性、菌群结构等。【结果】保藏6个月后,除甘油冷冻法以外,经其它3种方法保藏的混合菌,都具有与保藏前相当的细胞密度、甲烷氧化能力、MMO酶活以及传代稳定性,且DGGE图谱显示保藏前后的菌群结构变化不大。【结论】这3种保藏方法都可以有效的保持甲烷氧化混合菌功能和菌群结构的稳定性。     

土壤大气甲烷氧化菌研究进展

土壤微生物催化是大气中痕量甲烷(约1.8ppmv)氧化的唯一生物途径。目前的研究表明好氧土壤中存在专性和选择性大气甲烷氧化菌2种类型:前者(USCα和USCγ)广泛分布于各种好氧旱地土壤,其甲烷氧化酶对低浓度甲烷亲和力极高,属真正的寡营养型,但至今尚未获得该种类的纯培养菌株。后者属于传统甲烷氧化菌Methylocystis/Methylosinus属,广泛分布于各种周期性排放高浓度甲烷的土壤环境中。该属大部分菌株含有亲和力不同的2套甲烷单加氧酶系统,其中的高亲和力甲烷单加氧酶使这些菌株可以在相当长的时间内(3个月)保持大气浓度甲烷氧化活性,但其生长和繁殖还需依赖于土壤内部阶段性产生的高浓度甲烷。本文详细阐述了2类大气甲烷氧化菌的发现历程及其可能的生存策略,最后系统梳理了几种关键的环境因子(土壤温度及湿度、土壤pH、植被、土地利用及氮输入)对大气甲烷氧化菌群落结构和甲烷氧化活性的影响,提出并展望了土壤大气甲烷氧化菌研究的重要方向。     

兼性甲烷氧化菌的发现历程

兼性甲烷氧化菌在新陈代谢上具有独一无二的特性:它们能够利用甲烷或一些含碳碳键的有机物作为唯一碳源和能源.甲基细胞菌属(Methylocella)、甲基孢囊菌属(Methylocystis)和甲基帽菌属(Methylocapsa)的一些菌株已经被确定为兼性甲烷氧化菌.它们都属于a-变形菌纲,能够像利用甲烷一样在大分子有机酸或乙醇里生长.本文全面系统地总结了兼性甲烷氧化菌的研究发展历史,推断出兼性甲烷氧化菌易在酸性环境富集生长;介绍了与之有相近功能的兼性甲烷氧化生物;浅析了其对多碳化合物的代谢机理;最后讨论了兼性甲烷氧化菌研究的现存问题和工程应用前景.     

甲烷氧化菌的研究进展

甲烷氧化菌在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用。本文从甲烷氧化菌的分类出发,对甲烷氧化菌氧化菌的生理、生态分布及最新研究进展作一综述。     

甲烷氧化菌研究进展

甲烷氧化菌以甲烷为其唯一的碳源和能源 ,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用 ,它还可以降解卤代化合物 ,在污染治理方面具有潜在价值。本文从甲烷氧化菌的分类出发 ,对甲烷氧化菌氧化甲烷的机理及影响因素、甲烷氧化菌的生理、生态分布及检测方法、甲烷氧化菌降解有机污染物的潜在应用等作一综述 ,分析目前研究中存在的问题 ,并指出今后应加强研究的方面。     

甲烷氧化菌及甲烷单加氧酶的研究进展

甲烷氧化菌是以甲烷作为唯一碳源和能源进行同化和异化代谢的微生物,其关键酶之一是甲烷单加氧酶(MMOs),可以在氧气的作用下催化甲烷等低碳烷烃或烯烃羟基化或环氧化,甲烷氧化菌在自然界碳循环和工业生物技术中具有重要的应用价值.因此,近20年来对于甲烷氧化菌和MMOs的研究一直倍受生物学家的关注.以下从现代生物技术的角度,对近年来国内外在甲烷氧化菌的分类与分布,MMOs的结构与功能、甲烷氧化菌与MMOs的基因工程等方面取得的研究成果进行了总结,全面综述了甲烷氧化菌及MMOs的应用基础研究现状,并对其今后的研究和应用方向提出了展望.     

好氧甲烷氧化菌生态学研究进展

好氧甲烷氧化菌是一群以甲烷为碳源和能源的细菌。好氧甲烷氧化菌在自然环境中分布广泛,人类已从土壤、淡水和海洋沉积、泥炭沼泽、热泉、海水和南极环境分离到甲烷氧化菌的纯培养。好氧甲烷氧化菌可分为14个属,包括研究较为深入的隶属于变形菌门Alpha和Gamma纲的细菌,以及属于疣微菌门的极端嗜热嗜酸甲烷氧化菌。最近,好氧甲烷氧化菌还被发现存在于苔藓类植物（尤其是泥炭苔藓）共生体中,兼性营养好氧甲烷氧化菌也被发现。本文通过对好氧甲烷氧化菌的分类、生理生化特征、分子生物学检测方法以及微生物生态学中的研究成果的总结与分析,以及对甲烷氧化菌研究所面临的问题进行讨论,以期为今后进一步开展好氧甲烷氧化菌及其在碳循环中的作用研究提供参考。     

一株甲烷氧化菌的分离鉴定与特性

甲烷氧化菌是一类能以甲烷作为唯一碳源和能源进行同化和异化代谢的微生物。从若尔盖高原不同地点采集的样品中筛选得到一株名为XN1的甲烷氧化菌,根据此菌株的形态与16SrRNA序列同源性分析,证实该菌株属于Methylomonas属。对该菌株的培养条件进行研究的结果表明,以甲烷与甲醇共同作为碳源,硝酸钾和氯化铵共同为氮源时菌生长最好,最适生长温度为25℃,最适生长pH为6.5,培养基中CuSO4·5H2O和FeSO4·7H2O的浓度以0.03mg/L和0.4mg/L为宜。     

专一营养与兼性甲烷氧化菌降解氯代烃的研究现状、动力学分析及展望

生物修复技术被认为是氯代烃类污染物处理处置的最有效途径之一,而甲烷氧化菌在该领域表现出较大的应用潜力。近期研究发现,突破了仅能利用单碳化合物的局限,兼性甲烷氧化菌能够利用多种底物降解氯代烃,这一独特的新陈代谢特性,使其在污染物生物处置领域逐渐受到关注。结合本课题组研究成果,对甲烷氧化菌降解氯代烃进行了全面总结,主要包括:分析了不同菌株(纯菌株和混合菌株)对不同氯代烃的降解效果;比较了不同类型甲烷单加氧酶在不同底物体系中的活性表达和催化特性;总结了模型菌株甲基弯菌Methylosinus trichosporium OB3b降解氯代烃的动力学特性;概述了兼性甲烷氧化菌株降解氯代烃的特性及其应用潜力;最后讨论了甲烷氧化菌降解氯代烃存在的问题及未来发展方向。     

垃圾填埋场甲烷氧化菌及甲烷减排的研究进展

垃圾填埋场是全球最重要的人为甲烷排放源之一,其全球年甲烷释放量为35-69 Tg,垃圾填埋场甲烷减排是目前全球温室气体研究的热点。甲烷氧化菌能够氧化分解甲烷,作为减少大气甲烷排放的重要生物汇,对保持大气中甲烷浓度的平衡具有重要意义。从甲烷氧化菌的类型及其特征、甲烷氧化机理着手,介绍了多样性研究方法、填埋场中甲烷氧化菌的活性影响因素及甲烷生物减排应用等最新研究进展。在综述前人研究的基础上,探讨了目前研究的不足,提出了利用甲烷氧化菌复合微生物菌剂等综合处理措施,旨为垃圾填埋场甲烷减排的研究和应用提供新的思路。     

长期不同施肥下水稻土甲烷氧化能力及甲烷氧化菌多样性的变化

稻田内源甲烷的氧化是稻田甲烷减排的重要途径。而甲烷氧化菌是土壤中甲烷氧化的主要施动者,在长期不同施肥条件下,土壤微生物群落的演变是否影响到土壤甲烷氧化菌群落结构及其活性,进而影响到田土壤CH4向大气的实际排放强度还不清楚。为此,选择太湖地区一个长期肥料试验的稻田土壤为研究对象,分析长期不同肥料施用对土壤甲烷氧化能力的影响及其与土壤中甲烷氧化菌群落结构变化的可能关系。结果表明,长期不同的施肥措施下稻田土壤对甲烷的氧化能力产生了明显差异,伴随着土壤中甲烷氧化菌（MOBI和MOBII）的基因群落多样性的显著变化。长期单一施用氮肥为主的化肥显著降低了土壤对甲烷的氧化能力,同时显著降低了稻田土壤甲烷氧化菌的多样性和丰富度;不同施肥下甲烷氧化菌多样性的变化与土壤的甲烷氧化能力的变化趋势相一致。因此,研究显示长期不同施肥处理下甲烷氧化菌群落结构的改变可能是引起水稻土甲烷氧化能力变化的一个主要因素,有机无机配合施用可以明显降低稻田土壤甲烷的大气释放潜能。但长期不同施肥处理下甲烷氧化菌活性的变化还有待于进一步研究。     

甲烷氧化菌及其在环境治理中的应用

甲烷的生物氧化包括好氧氧化和厌氧氧化两种,分别由好氧甲烷氧化菌和厌氧甲烷氧化菌完成.由于该过程是减少自然环境中温室气体甲烷排放的重要途径,越来越受到各国学者的重视.本文主要对当前甲烷氧化菌的研究现状进行了综述,对好氧甲烷氧化菌的种类、参与氧化甲烷的关键酶,厌氧甲烷氧化菌的种类、参与的微生物菌种以及氧化机理进行了论述,并对这两类微生物在温室气体减排、污染物治理、废水生物脱氮、硫及金属元素回收等方面的应用现状及前景进行了分析.     

填埋场甲烷生物氧化过程及甲烷氧化菌的研究进展

生活垃圾填埋场甲烷排放量约占全球甲烷排放总量的6%~12%,是大气甲烷的重要生物源之一。生活垃圾填埋场覆土中的甲烷氧化菌能氧化填埋气中的甲烷,是填埋场甲烷排放控制的重要途径。本文综述了填埋场覆盖层甲烷生物氧化的微生物机理、覆土甲烷生物氧化强化工艺和技术、填埋场环境中甲烷氧化微生物研究的最新进展。现有研究有效提高了填埋场覆盖层甲烷生物氧化的性能,但对占填埋场甲烷产生总量很大比重的封场前甲烷排放控制关注较少,因此,今后应加强封场前甲烷排放的研究,提高日覆盖和中间覆盖材料的甲烷氧化率并加快其甲烷氧化启动。     

基于甲烷氧化菌的脱氮技术研究进展

甲烷氧化菌利用甲烷作为唯一碳源和能源,在氧化甲烷的过程中能有效地实现脱氮,该过程分为好氧甲烷氧化耦合反硝化(aerobic methane oxidation coupled to denitrification,AME-D)和厌氧甲烷氧化耦合反硝化(anaerobic methane oxidation coupled to denitrification,ANME-D),在碳循环和氮循环的研究中具有重要意义。本文通过总结近年来有关甲烷氧化菌的分类与分布,阐述AME-D和ANME-D的基本原理、影响因素和应用情况,提出相应的研究方向,以期为甲烷氧化菌在污水脱氮中的应用提供参考。     

好氧甲烷氧化菌及其工程应用进展

好氧甲烷氧化菌能以甲烷作为碳源和能源,对全球甲烷消除的贡献率高达10%–20%,还能有效地合成有价值的甲烷来源生物产品。文中介绍了好氧甲烷氧化菌的甲烷氧化代谢机理,总结了好氧甲烷氧化菌在填埋场甲烷减排、煤矿通风气治理、合成生物产品、油气藏勘探等领域的实际应用功效和研究热点,即污染物去除和产品合成效率的影响因素。基于对甲烷氧化菌规模化培养方法的研究,本文认为加强培养过程中代谢产物对甲烷氧化菌活性和种群结构影响的研究,以及开发经济高效的替代培养基和培养技术的研究将有利于好氧甲烷氧化菌生物技术的应用推广。     

土壤CH_4氧化与土壤甲烷营养菌及主要研究方法

甲烷营养菌(methanotrophs)是一类以CH_4为唯一碳源和能源的细菌,广泛分布在水稻土、森林土、苔原土、泥炭地、海洋与湖泊底泥、堆肥、垃圾填埋场及地下水等环境中,并作为大气甲烷(CH_4)唯一的生物汇(库),在全球温室效应研究中备受关注.目前,关于土壤甲烷营养菌的研究主要包括菌株的多样性、生态分布以及环境因素对微生物氧化CH_4过程的影响.本文从甲烷营养菌的分类入手,概述稻田土壤CH_4的氧化与释放、旱地土壤CH_4的氧化以及影响土壤CH_4氧化的因素等方面的研究进展,同时介绍了土壤甲烷营养菌研究领域的几种主要的分子研究技术,以期为甲烷营养菌相关的研究提供参考.     

厌氧消化器中的甲烷氧化菌

自产沼气的厌氧消化器中分离到两株甲烷氧化菌。对这类菌在厌氧消化器中的数量变化及其对产甲烷菌生成甲烷活性的影响作了初步探讨。     

甲烷氧化细菌的一个新种

从沼气发酵装置中,分离出一株H型专性甲烷氧化细菌81Z菌株。它具有甲烷氧化细菌的一般典型性状。根据其极生单鞭毛和过氧化氢酶阴性的特征,该菌株明显地区别于已知的任何一种甲烷氧化细菌,被认为是一个新种并命名为沼气甲基弯菌(Methylosinus methanica)。本文还讨论了它在厌氧条件下的生命活动。     

厌氧消化器中的甲烷氧化菌

自产沼气的厌氧消化器中分离到两株甲烷氧化菌。对这类菌在厌氧消化器中的数量变化及其对产甲烷菌生成甲烷活性的影响作了初步探讨。