氟喹诺酮类抗生素及耐药基因污染控制的研究进展北大核心CSCD

氟喹诺酮类抗生素属于喹诺酮类抗生素,是一类人畜通用的抗生素。近年来,被广泛应用于人类和畜牧、水产等养殖业领域,然而其大量使用,造成在环境中的不断残留和累积,给自然环境和人类健康造成了较大威胁。现有研究表明,微生物降解是有效去除氟喹诺酮类抗生素残留污染的有效方法之一。本文总结和介绍了近年来氟喹诺酮类抗生素微生物降解单株菌和混合菌群、微生物降解酶、降解途径以及微生物降解氟喹诺酮类抗生素的实际应用,并对目前氟喹诺酮类抗生素微生物降解研究中存在的问题进行了分析,以及对未来氟喹诺酮类抗生素微生物降解研究的重点进行了探讨,以期为后续的研究提供参考。     

磺胺甲恶唑高效降解菌群的多样性分析和降解微生物的分离表征

为了解决养殖水体中抗菌药物磺胺甲恶唑残留污染的问题,以抗菌药物磺胺甲恶唑为唯一碳源,通过连续4次传代富集,获得了磺胺甲恶唑降解菌群。通过16S V3-V4区高通量测序分析了每个代次的群落组成和丰度变化,推测了与磺胺甲恶唑降解相关的菌株信息,进一步连续分离纯化到了磺胺甲恶唑降解菌株LLE3。经16S rDNA及生理生化鉴定,初步将LLE3鉴定为鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）菌株。对该菌进行了降解条件优化,在最优降解条件下（30 ℃,pH 7,接种浓度为5×107 CFU·mL-1）,该菌7 d内对50 mg·L-1的磺胺甲恶唑降解效率可达93.7%。运用高效液相色谱与质谱联用鉴定了菌株LLE3降解后的代谢产物为N-\[4-(1,2-恶唑-3-基氨磺酰基)苯基\]乙酰胺。研究结果为磺胺甲恶唑污染的水体和土壤环境修复提供了优良的微生物资源。     

环境抗生素污染的微生物修复进展

近年来随着抗生素在畜牧业、水产养殖业以及医疗行业的广泛应用,大量抗生素通过排泄物进入环境,导致我国大面积水体及土壤环境中抗生素残留量急剧增高。环境中不同种类的抗生素的残留导致微生物种群结构失衡,对生态环境及人类造成极大危害。因此,解决抗生素残留问题是21世纪新型环境污染物领域的一个重要课题。已有研究显示,一些微生物能够以抗生素为碳源生存,可用于降解环境中残留抗生素,但人们对微生物降解抗生素的降解机制了解较少。文中概括了近十年来抗生素降解菌株和菌群对抗生素的去除情况,以及应用微生物菌群处理抗生素残留的技术方法,同时对未来利用微生物修复法减少环境中抗生素残留进行了展望。     

微生物技术去除抗生素残留污染的研究进展

抗生素进入环境会对生物造成深远的影响,如何去除抗生素的残留引起许多国家的关注。抗生素在环境中主要发生生物降解,而具有抗性的微生物菌株发挥主要的功效,因此近些年利用微生物技术处理抗生素残留污染成为研究热点。本文对具有抗生素降解功能的微生物资源和利用复合菌系处理抗生素残留的生物技术进行概括总结,并对微生物处理技术的不足和发展方向进行展望。     

环境中拟除虫菊酯类农药微生物降解技术研究进展

近年来,随着拟除虫菊酯类农药的大量及不合理使用,环境及食品中的农药残留对人类健康造成的负面影响日益显著。微生物降解农药作为去除农药污染安全高效的方法已成为当前研究热点之一。综述了国内外拟除虫菊酯类农药微生物降解菌的种类、降解机制、降解酶及降解菌应用的最新研究进展,并对亟须解决的重要问题进行了展望。     

水产养殖水体附着生物对磺胺甲恶唑胁迫响应及其降解效应

研究通过模拟养殖水体,探究附着生物对磺胺甲恶唑(SMX)的胁迫响应及其对SMX的降解途径。结果表明,在5和10 mg/L SMX胁迫下,附着生物胞外聚合物(EPS)分泌较对照组增加31.3%和21.5%,抗氧化能力降低20.6%和31.8%,但生物量的积累没有显著差异。SMX使附着生物抗氧化系统受到损伤,并刺激其分泌更多胞外聚合物以提高耐受性。去除实验结果表明,附着生物会促进SMX的消减, 1 g/L附着生物在第14天对SMX的去除率为25.10%。主要降解中间产物有N4-乙酰基-磺胺甲恶唑(TP295)、对苯醌亚胺(TP107)、去砜基磺胺甲恶唑(TP189)和去氨基磺胺甲恶唑(TP238),键的断裂和苯环上氨基反应是SMX降解的两种主要途径。研究结果对评估SMX在养殖水体中的生态风险和利用附着生物去除SMX提供技术支撑。     

土壤环境中典型抗生素残留及其与微生物互作效应研究进展

抗生素大量不规范使用,其残留对环境和人类健康造成严重威胁。污水灌溉和生物有机肥的施用使土壤成为抗生素的主要归趋地之一,抗生素残留对土壤微生物产生不同程度的影响。首先综述了土壤抗生素污染现状,进一步论述了土壤抗生素残留对抗性基因诱导和微生物群落结构的影响,重点介绍了微生物方法在去除抗生素污染方面的重要作用,并指出了土壤抗生素污染研究中存在的问题,对今后主要研究方向进行展望。     

基因强化在难降解污染物生物处理和修复中的应用

基因强化通过强化降解基因在土著菌群中的水平迁移和传播, 促进土著降解菌群的进化, 改善基因工程菌生物强化作用的稳定性, 提高难降解污染物的生物去除效果。介绍了基因强化的原理-微生物群落内水平基因迁移, 讨论了基因载体、细胞接触条件和环境条件等影响基因强化的因素, 综述了目前基因强化在土壤生物修复和废水生物处理中的应用现状, 并提出了基因强化中存在的问题。     

环境中雌激素的微生物降解

环境中的雌激素是一类重要的环境内分泌干扰物,微生物降解是去除环境雌激素的主要途径。通过归纳已报道的雌激素降解细菌、总结其降解雌激素的机制、分析雌激素降解途径以及其他真核微生物的雌激素降解作用4个方面,概括阐述了雌激素的微生物降解作用,并对未来的研究方向提出展望。     

联苯菊酯降解菌株BF-3的分离筛选、鉴定和降解特性

【背景】联苯菊酯是人工合成的类似天然除虫菊素的一种仿生杀虫剂,近年来被广泛应用于农业病虫害的防治。联苯菊酯化学性质较稳定,在环境中的残留期长,是我国出口果蔬、茶叶中残留较严重的农药之一。微生物降解具有降解速度快、无二次污染等优点,被认为是有效去除农药残留的绿色生产技术。【方法】通过富集驯化,从农药厂排污口的污泥中筛选分离能够降解联苯菊酯的菌株,经形态学观察、生理生化特性测定及16SrRNA序列分析对其进行鉴定,通过单因素试验对菌株的降解特性进行研究。【结果】分离到1株联苯菊酯的降解菌株BF-3。菌株BF-3为革兰氏阳性菌,被鉴定为蜡状芽孢杆菌;该菌株在联苯菊酯质量浓度为100mg·L^-1的无机盐液体培养基（MSM）中呈现s型生长,7d后对联苯菊酯的降解率达到87．9％。单因素试验表明,菌株最适降解条件为pH7．0、30oC,初始菌株D600am=1．0。【结论与意义】蜡状芽孢杆菌BF．3能够有效降解联苯菊酯,在环境中联苯菊酯残留的生物修复方面具有应用潜力。     

环境内分泌干扰物雌激素的微生物降解研究进展

雌激素是一类重要的环境内分泌干扰物。微生物降解是一种去除环境雌激素与进行环境修复的最绿色、环保、经济的方法。本文从分析雌激素的主要来源和危害、归纳国内外已报道的雌激素降解菌、总结雌激素降解的相关基因和组学研究进展、阐述雌激素的降解通路和降解机制这4个方面,概括阐述了环境雌激素的微生物降解作用,并对未来雌激素降解研究的主要内容与方向提出展望。     

丛毛单胞菌在环境污染物降解方面的研究进展

环境污染物的微生物降解是环保领域研究的一个热点。研究发现,丛毛单胞菌对多种污染物有很好的降解效果。综述目前已分离的一些丛毛单胞菌对不同污染物的降解特性、代谢途径,并分析了影响其降解效果的各种因素,介绍应用现状并对前景进行展望。     

酵母中甾醇定向存储转运及理性强化技术研究进展

大环内酯类抗生素是一类以大环内酯为母核的广谱抗生素。近些年,由于人们对其不规范的生产和使用,抗生素污染成为了重要的环境问题。大量研究表明微生物降解是现阶段处理抗生素污染的最理想方法。为进一步推动大环内酯类抗生素生物降解的研究,文中概述了大环内酯类抗生素的环境污染现状、微生物降解菌株、降解酶、降解途径和降解大环内酯类抗生素的微生物处理方法,并对大环内酯类抗生素生物降解亟待解决的瓶颈问题进行了讨论,以期为微生物降解后续研究提供参考。     

大环内酯类抗生素微生物降解的研究进展

大环内酯类抗生素是一类以大环内酯为母核的广谱抗生素。近些年,由于人们对其不规范的生产和使用,抗生素污染成为了重要的环境问题。大量研究表明,微生物降解是现阶段处理抗生素污染的最理想方法。为进一步推动大环内酯类抗生素生物降解的研究,文中概述了大环内酯类抗生素的环境污染现状、微生物降解菌株、降解酶、降解途径和降解大环内酯类抗生素的微生物处理方法,并对大环内酯类抗生素生物降解亟待解决的瓶颈问题进行了讨论,以期为微生物降解后续研究提供参考。     

微生物降解有机磷农药污染的研究进展

有机磷农药严重污染生态环境,微生物降解是治理有机磷农药污染的新技术,综述了降解有机磷农药污染的微生物种类、降解的机理、应用、存在的问题及今后研究方向。     

Degradation of cultivated bench terraces in the Three Gorges Area: Field mapping and data mining

Due to resettlements, construction of new infrastructure, and new land reclamation the rapid agricultural changes in the Three Georges Area (TGA) in Central China are expected to force the degradation of the cultivated terraced landscape. Consequently, increased soil erosion can hamper a sustainable land management in the mountainous TGA. This paper presents the model framework TerraCE (Terrace Condition Erosion) for determining the causes for different terrace conditions and terrace degradation based on field surveys and spatial data mining. For a total of 987 bench terrace plots in the Xiangxi catchment we collected data on their state of maintenance and terrace design to account for terrace stability and thus capability of soil conservation. Assessing the driving factors of terrace degradation was done by embedding terrain-based predictors and distance-transforms of remote-sensing data as indicators of environmental and anthropogenic influences. Random forests classification and regression models were applied for data mining. Terrace degradation in the Xiangxi catchment is obvious. The sequence of degradation ranges from ‘well maintained’ (21%), ‘fairly maintained’ (44%), and ‘partially collapsed’ (23%) to ‘completely collapsed’ (11%) terraces. The cross-validation error of the supervised TerraCE model is below 8%, allowing for reasonable and valid interpretations of the causes of terrace degradation. Data mining reveals indicators for anthropogenic effects such as the distance to settlements or to roads as major drivers for the spatial distribution of terrace conditions. The effect of relief, which can be regarded as the major natural driver for terrace degradation by erosive action is tributary but altered and overlaid by land use dynamics associated with the Three Gorges Dam. An important indicator representing a combined effect of terrain and human activity is the distance to stream channels of different orders. Applying TerraCE we reveal mechanisms of terrace degradation in disturbed environments and present a framework for standardized mapping and analysis of terrace degradation under cultivation. The approach might also be used to develop guidelines for terrace planning in mountainous terraced landscapes of limited carrying capacity, with respect to socio-economic as well as environmental conditions.     

森林退化/衰退的研究与实践

森林退化可以理解为森林面积减少、结构丧失、质量降低、功能下降;森林衰退则是森林退化的一种形式,指森林（树木）在生长发育过程中出现的生理机能下降、生长发育滞缓、生产力降低甚至死亡,以及地力衰退等状态.国内外研究表明,森林采伐/毁林是造成森林面积减少的最主要原因,有关森林采伐/毁林引起的森林退化研究主要集中在森林退化的后果、国家/国际政策的影响、加强全球性合作以及寻求解决途径等方面.森林衰退原因可归纳为：工、农业污染,自然胁迫/致衰因子,林分动态发生变化,森林衰退病或生态病,人工纯林以及纯林连栽导致的地力、生产力衰退等.中国的森林退化/衰退现状与世界各地森林退化基本一致,但由于历史原因,中国森林退化又有其自身特点：近一个世纪的强烈人为干扰,使大部分原始天然林退化为次生林;中国拥有世界上最多的人工林,且多数人工林均具有质量差、功能低等衰退特征.本文在综述森林退化/衰退研究与实践基础上,提出中国现代森林退化/衰退的的主要原因,给出中国森林退化/衰退的基本对策.     

海洋石油降解微生物及其降解机理

微生物修复作为一种新型环保的生物修复技术,已成为海洋石油污染生物修复的核心技术。对海洋石油降解微生物的种类即细菌、蓝藻、真菌以及藻类进行了总结,对微生物对石油烃的降解途径与降解机理进行了综述。微生物降解烷烃的过程包括末端氧化、烷基氢过氧化物以及环己烷降解3种形式。微生物对芳香烃的降解是通过芳香烃被氧化酶氧化导致苯环开环来实现的。微生物对多环芳烃的降解是在单加氧酶或双加氧酶的催化作用下被最终降解为二氧化碳和水而被分解。并对影响石油烃降解微生物的因素包括温度、营养物质等因素进行了分析。     

Bacterial mandelic acid degradation pathway and its application in biotechnology

Mandelic acid and its derivatives are an important class of chemical synthetic blocks, which is widely used in drug synthesis and stereochemistry research. In nature, mandelic acid degradation pathway has been widely identified and analysed as a representative pathway of aromatic compounds degradation. The most studied mandelic acid degradation pathway from Pseudomonas putida consists of mandelate racemase, S-mandelate dehydrogenase, benzoylformate decarboxylase, benzaldehyde dehydrogenase and downstream benzoic acid degradation pathways. Because of the ability to catalyse various reactions of aromatic substrates, pathway enzymes have been widely used in biocatalysis, kinetic resolution, chiral compounds synthesis or construction of new metabolic pathways. In this paper, the physiological significance and the existing range of the mandelic acid degradation pathway were introduced first. Then each of the enzymes in the pathway is reviewed one by one, including the researches on enzymatic properties and the applications in biotechnology as well as efforts that have been made to modify the substrate specificity or improving catalytic activity by enzyme engineering to adapt different applications. The composition of the important metabolic pathway of bacterial mandelic acid degradation pathway as well as the researches and applications of pathway enzymes is summarized in this review for the first time.