一株可增强莱茵衣藻耐盐能力细菌MEZX29的分离与鉴定

【背景】水体中的藻类、细菌及这些微生物之间的相互作用对水体生态系统的功能有着重要作用。近年来,一些河流、湖泊等淡水资源的盐渍化不断加重,对水体生态系统造成严重影响。然而,高盐胁迫条件如何影响藻类与其他细菌的相互作用,以及是否存在能够促进藻类耐盐能力的有益细菌等问题尚未得到深入研究。【目的】分离和鉴定可以促进淡水藻类莱茵衣藻抗盐能力的细菌,并开展相关机制分析。【方法】通过富集培养、筛选和共接种实验,获得可以促进衣藻耐盐的细菌;基于活细胞浓度、叶绿素含量等参数评价衣藻在不同条件下的生长能力;对菌株进行16S rRNA基因序列分析和基因组分析,预测其可能的菌藻相互作用机制。【结果】获得一株在250-290 mmol/L NaCl条件下可以显著增强衣藻耐盐能力的菌株MEZX29,16S rRNA基因序列分析表明,该菌可能属于Rhodococcus qingshengii;基因组分析结果表明,该细菌含有参与糖代谢、乙烯合成、生物膜形成等途径的基因,这些基因可能在促进衣藻抗盐过程中起到重要作用。【结论】Rhodococcus qingshengiiMEZX29可以增强莱茵衣藻21gr抵抗高盐胁迫的能力,为研究藻类与其他微生物之间的有益相互作用提供了新的材料。     

土壤细菌网络互作调控线虫肠道细菌群落

动物肠道细菌群落在联系宿主与生态系统功能中发挥着至关重要的作用。【目的】本研究旨在评估绿肥翻压和水稻生长不同时期对土壤细菌和线虫肠道细菌群落组成和结构的影响,并探究土壤细菌和线虫肠道细菌群落间的潜在关联关系。【方法】基于盆栽试验,结合16S rRNA基因高通量测序技术,分析黑麦草翻压和对照处理下水稻生长的前期(返青期)和后期(收获期)土壤细菌和线虫肠道细菌群落,结合网络分析研究土壤细菌网络互作对线虫肠道细菌群落的潜在影响。【结果】黑麦草翻压对土壤细菌和线虫肠道细菌群落组成和结构没有显著影响(P>0.05);水稻生长后期样品比前期样品具有更高的α多样性。基于随机森林机器学习法获得的土壤细菌和线虫肠道细菌生物标志物之间存在广泛的显著相关关系,为土壤细菌群落变化调控线虫肠道细菌群落组成提供了有力的证据。共现网络分析表明土壤细菌之间的正相互作用显著促进了土壤细菌和线虫肠道细菌之间的正相互作用(P<0.01),进而影响了线虫肠道细菌之间的网络互作。结构方程模型进一步表明土壤养分含量的降低主要通过降低土壤细菌之间正相互作用,从而间接影响线虫肠道细菌之间的互作。【结论】土壤细菌互作可能在...     

耐镉甲基营养芽胞杆菌吸附条件的优化及其抗逆性

【目的】对所筛选的1株耐镉甲基营养芽胞杆菌NTGB29进行了环境抗逆性的研究,及影响菌株吸附镉离子效率的条件优化。【方法】以发酵液活菌数为指标,研究其对不同NaCl浓度、酸碱度、镉离子浓度的耐受情况;进一步通过单因素实验和响应面法优化影响菌株镉离子吸附效率的发酵条件;以有效镉离子含量为指标,验证菌株在镉污染土壤中的吸附效果。【结果】结果表明,菌株NTGB29对NaCl浓度、酸碱度、Cd~(2+)浓度的最大耐受值分别为10%、pH11.0、50mg/L;菌株在发酵液初始Cd~(2+)浓度10 mg/L、起始pH 6.4、培养温度37°C、NaCl浓度4.2%、装液量50 mL/250 mL、培养时间24 h时,对Cd~(2+)的吸附率达到79.70%;菌株能有效降低镉污染土壤中的有效镉离子含量,吸附率为29.65%。【结论】菌株NTGB29在较高浓度Cd~(2+)浓度、NaCl浓度及强碱环境条件下仍然能够生长,具有良好的环境抗逆性及Cd~(2+)吸附能力,在镉污染土壤调理剂及微生物功能菌剂的研制方面能够提供有价值的菌种资源。     

一株耐Cd菌株的分离、鉴定及基本特性

【目的】从活性污泥中筛选耐镉(Cd)菌株,并研究其生长特性及对溶液中Cd~(2+)吸附的最佳条件,以期为重金属Cd污染水体的微生物修复提供菌株资源和应用技术参考。【方法】采用平板划线法,从活性污泥中分离、筛选、驯化出耐Cd菌株,通过16SrRNA基因序列分析及溶血试验、蛋白质毒素结晶试验进行初步鉴定,并采用单因素实验优化菌株的培养条件,通过正交实验确定菌粉吸附溶液中Cd~(2+)的最佳条件,同时利用SEM-EDS及FTIR分析探讨菌粉吸附Cd~(2+)的机理。【结果】经分离、驯化得到1株耐Cd细菌菌株,命名为H6,初步鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus),最大Cd~(2+)耐受浓度为350 mg/L。菌株H6的最佳生长条件为:pH 6.0–8.0,温度28°C,转速120–210 r/min,接种量1%–5%;菌株H6在生长过程中,培养液pH值先稍微下降然后不断上升。菌粉吸附Cd~(2+)的正交优化条件为:菌粉用量0.125 g/L,吸附时间2 h,pH 5.0,温度30°C,此条件下吸附量为205 mg/g。SEM-EDS分析和红外光谱(FTIR)分析表明,在吸附过程中主要作用基团有羟基、羧基、羰基、酰胺基和烷基,此外,Ca~(2+)与Cd~(2+)发生了离子交换。【结论】从活性污泥中分离出的菌株H6,初步鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),是1株具有较强Cd~(2+)吸附能力的细菌菌株。     

活体微藻吸附水体中Cd2+的性能特征

【目的】藻类对重金属吸附和吸收是重金属进入食物链的重要渠道之一。研究活体微藻对水体中Cd~(2+)的吸附性能和吸附机理,旨在为Cd~(2+)等重金属离子进入水体后的去向及去除提供理论依据。【方法】选取地表水普遍存在的4种微藻:钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和小球衣藻(Chlamydomonas microsphaera)作为试验材料,通过室内模拟实验,利用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)3种等温吸附模型,研究4种活体微藻对Cd~(2+)的吸附规律及吸附参数。【结果】4种微藻对水体Cd~(2+)吸附均可以用Langmuir、Freundlich和D-R模型描述,其中用Langmuir模型拟合钝顶螺旋藻、Freundlich模型拟合小球衣藻、D-R模型拟合铜绿微囊藻和四尾栅藻的吸附效果最佳。四尾栅藻对Cd~(2+)的吸附量最高,而钝顶螺旋藻对Cd~(2+)的吸附量最低,但与Cd~(2+)的亲和力最强,4种微藻吸附Cd~(2+)主要是以离子代换为主的化学吸附。【结论】微藻对Cd~(2+)均有较强的吸附能力,会引起以微藻为食的水生动物Cd~(2+)富集;微藻也是去除水体Cd~(2+)的潜在吸附剂原料。     

影响微生物互作的重要基因研究进展：以大肠杆菌为例

微生物在自然界中广泛存在,微生物间的相互作用对群落结构和功能有重要影响。目前已经对微生物相互作用的机制给予了很大的关注,通过高通量测序技术和统计学分析方法的结合可以定位获得影响菌株互作的重要基因。为了深入研究微生物相互作用的遗传机制,本文以大肠杆菌(Escherichia coli)为例,综述了与大肠杆菌运动性、耐药性、营养物质吸收和代谢调节相关的基因在互作条件下发挥的作用,并从这几个方面分别阐述了大肠杆菌互作遗传机制。总之,这些基因在大肠杆菌与其他微生物互作中发挥重要作用,同时增强了对细菌互作机制的理解,为今后研究更复杂的微生物群落互作遗传机制奠定了理论基础。     

典型农田土壤中丛枝菌根真菌-根际细菌互作及与氮磷利用的关系

在农业生态系统中,土壤微生物是土壤-作物系统养分循环的重要驱动力,其中丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizalfungi,AMF)能够促进作物对养分的吸收,适应逆境胁迫。【目的】进一步揭示AMF和根际细菌群落的跨界网络互作,挖掘与作物氮磷利用显著相关的关键微生物类群,揭示关键类群的生态网络特征。【方法】利用Illumina测序技术对3种典型农田旱地土壤(黑土、潮土和红壤)中AMF和根际细菌群落结构进行分析;构建互作网络并利用偏冗余分析、相关性分析探究了与氮磷利用相关的潜在关键类群。【结果】3种土壤中AMF与根际细菌均以正相互作用为主。不同土壤中AMF与根际细菌互作关系差异明显,在红壤中跨界互作最为密切,其中球囊霉属真菌(Glomus)与根际细菌中的放线菌(Actinobacteria)和变形菌(Proteobacteria)之间的交互作用最多。而在黑土中主要体现为根际细菌的界内互作。与氮磷利用率显著相关的关键微生物类群主要属于球囊霉属真菌、放线菌和α变形菌。【结论】典型旱地土壤中AMF与根际细菌的正相互关系对作物氮磷利用有潜在促进作用,关键类群在有机质和养分贫乏的红壤中可能起到更重要的作用。     

一株耐铅镉真菌的分离鉴定及其吸附特性的研究

【目的】以扎龙湿地污染的土壤为材料,进行耐铅镉菌株的分离鉴定,研究不同条件对菌株吸附铅镉的影响。【方法】采用平板划线法,逐级驯化,筛选出一株耐铅镉菌株,通过生理生化特征及ITS序列分析对菌株进行鉴定,探究该菌吸附的最佳条件,并进行Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合。【结果】本研究分离得到一株菌株JB15,最高耐受浓度为Pb~(2+)1200 mg/L、Cd~(2+)200 mg/L,经鉴定为球孢白僵菌,最佳吸附条件温度为30°C,pH为7.0,接菌量为8.0 g/L,吸附时间为60 min,铅镉吸附率分别为52.27%和62.38%;铅镉吸附量分别为19.60 mg/g和3.98 mg/g,符合Langmuir等温吸附模型。【结论】菌株JB15具有较好的吸附效果,可为微生物修复重金属土壤污染提供理论基础。     

一株产嗜铁素耐镉菌的分离及其对黑麦草种子萌发的作用

【背景】产嗜铁素细菌(Siderophore-ProducingBacteria,SPB)是一类耐重金属性能较好的促生微生物,将其应用于土壤重金属污染修复方面的研究已成为该领域的研究热点。【目标】为重金属镉污染土壤修复提供种质资源,并探究产嗜铁素细菌对Cd~(2+)胁迫下黑麦草种子萌发的影响。【方法】采用微生物分离纯化技术,从甘肃省临泽县宏鑫矿业尾矿区采集土壤样品,分离筛选出一株能够产嗜铁素且耐镉胁迫的菌株,采用16SrRNA基因序列鉴定该菌株,并测定其嗜铁素螯合基团结构类型及生长和产嗜铁素曲线,对菌株嗜铁素分离纯化后测定其荧光强度并进行紫外光谱扫描,最后探究嗜铁素及其产生菌对Cd~(2+)胁迫下黑麦草种子萌发的影响。【结果】经鉴定该菌为假单胞菌属(Pseudomonassp.W-STS-8),能产生一种黄绿色嗜铁素——脓菌素(Pyoverdine),该嗜铁素同时具有异羟肟酸型和儿茶酚型2种螯合结构;其嗜铁素产量在菌株生长稳定期的后期达到最大值(68%),而且嗜铁素产量与菌株生物量呈正相关。嗜铁素经分离纯化后,在紫外灯(254 nm)下可见荧光,在400 nm处具有紫外光谱特征吸收峰。该菌及其嗜铁素对Cd~(2+)胁迫下黑麦草种子萌发实验结果表明,与对照相比,经W-STS-8菌悬液和嗜铁素处理后黑麦草种子发芽率显著上升,分别提高了73.14%和150.92%。【结论】对该菌株的深入研究,可为重金属镉污染土壤的微生物-植物联合修复的生态修复工程提供种质资源和科学基础。     

青藏高原冰川棘豆(Oxytropis glacialis)内生菌核心微生物组的界定及其互作网络分析

【背景】植物内生菌(endophyte)对寄主植物的益生作用有利于植物的生存与扩散,而菌群互作网络为内生菌生态功能的实现提供了基础保障。【目的】了解影响西藏畜牧业发展的主要疯草冰川棘豆(Oxytropis glacialis)内生菌核心微生物组及其菌群互作网络,为青藏高原疯草类有毒植物的科学治理和利用提供基础参考依据。【方法】利用高通量测序技术分析冰川棘豆中内生菌核心微生物组,构建内生菌相关性网络,并以与苦马豆素代谢相关内生菌为例分析冰川棘豆内生菌的互作模式。【结果】内生细菌测序共得到175791条有效序列,注释到428个细菌OTU,分属于19个门和267个属;内生真菌测序共得到757 113条有效序列,注释到391个真菌OTU,分属于7个门和149个属。Venn图分析表明,根、叶组织的核心内生细菌菌属数目(54、62)大于核心内生真菌(22、13),根组织中的核心内生菌种类与叶组织相当(76、75)。系统发育树分析表明,冰川棘豆中存在产生苦马豆素内生真菌链格孢属(Alternaria)和降解苦马豆素的内生细菌短波单胞杆菌属(Brevundimonas)。相关性网络分析表明,内生菌菌群间以正向反馈的互作网络关系为主,核心菌群可能主要通过间接性的互作方式将影响传递到微生物群落,其中链格孢属与短波单胞杆菌属作为核心菌属通过间接性的显著相关关系(|ρ|0.6,P0.01)参与菌群间互作网络。【结论】冰川棘豆核心菌群以间接的方式参与内生菌菌群间的互作网络,高度的菌属连接性为内生菌生态功能的实现提供可能。     

内源微生物驱油及其对油藏微生物活动的影响

【目的】新疆油田六中区为典型水驱普通稠油油藏，水驱效果较差，油藏具有丰富的内源微生物，本研究通过分析内源微生物驱油对油藏微生物活动的影响，确定内源微生物驱油技术在该类油藏的应用潜力。【方法】采用高通量测序及分析化学技术，系统研究实施内源微生物驱油技术后油藏细菌群落结构组成、细菌总数和功能菌群的浓度以及采出液的流体性质，总结内源微生物驱油对油藏微生物活动的影响。【结果】现场试验注入激活剂和空气后，内源微生物被显著激活，细菌群落结构发生明显变化，细菌总数及功能菌群浓度普遍提高了2–3个数量级；各种内源微生物代谢活动显著增强，与地层流体相互作用后，原油明显被乳化，最终石油采收率提高5.2%。【结论】对于内源微生物较为丰富的水驱普通稠油油藏，内源微生物驱油技术对油藏微生物活动的影响显著，具有显著的技术优势和较大的应用潜力，微生物群落结构、功能菌群浓度及其相关代谢产物可以作为评价内源微生物驱油现场激活效果的重要指标，为其他内源微生物驱油现场试验提供技术参考。     

镉吸附细菌的分离及其对土壤镉的固定

[目的] 探究镉吸附细菌是否能够高效固定土壤有效镉（Cd）,为土壤有效Cd的微生物固定提供理论依据。[方法] 利用含Cd²⁺牛肉膏蛋白胨液体培养基对细菌进行Cd的耐受性测试筛选出镉抗性强的菌株;通过16S rRNA基因相似性及系统进化分析鉴定耐镉细菌,将菌细胞加入含CdCl₂溶液中进行Cd²⁺吸附效率测定;通过土培模拟实验,测定土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、CEC、有效Cd及微生物数量来分析镉吸附细菌对镉污染土壤的影响。[结果] 从德阳鱼腥草根际土壤中分离获得的57株细菌对Cd²⁺表现出不同程度的抗性,并从中筛选出3株耐Cd优势细菌普罗威登斯菌属（Providencia）DY8、芽孢杆菌属（Bacillus）DY3和芽孢杆菌属（Bacillus）DY1-4。其对溶液中的Cd²⁺表现出较好的吸附作用,吸附效率随着Cd²⁺浓度升高而降低。DY8、DY3、DY1-4能使镉污染土壤中有效Cd含量分别降低72.11%、68.55%、62.32%,同时显著提高镉污染土壤中碱解氮、有效磷的含量。[结论] Cd污染农田土壤中含有丰富的耐Cd微生物资源,Cd吸附细菌能降低土壤中有效Cd的含量,且能有效改善土壤养分条件。     

生物竞争排斥对油藏微生物群落结构变化影响

【目的】海上S油田采用生物竞争排斥技术治理油藏硫化氢产出取得一定成效,本研究通过揭示该技术对油藏环境中微生物群落结构的影响,尝试研究硫化氢治理过程中产生效果差异的因素。【方法】采用高通量测序分析等方法对加入硝酸盐、亚硝酸盐等药剂后,治理效果低效井、高效井及未治理井中不同微生物群落结构变化进行分析。【结果】与低效井和未治理井相比,高效井中的反硝化菌和石油降解菌种类和丰度明显增加,其中石油降解菌增加24.14%,反硝化细菌增加5.23%;Fe²⁺、Zn²⁺等离子的存在对不同井间治理效果差异和微生物群落变化具有一定影响。【结论】海上油田硫化氢治理中,生物竞争排斥技术不仅可以明显降低硫化氢产出,同时对油藏微生物群落环境也影响显著,微生物群落结构分析可作为硫化氢治理效果评价的重要指标,为海上油田硫化氢治理工作提供技术支持。     

南海Formosa冷泉区沉积物微生物多样性与分布规律研究

【目的】当前对全球冷泉生态系统微生物生态学研究显示，冷泉生态系统中主要微生物类群为参与甲烷代谢的微生物，它们的分布差异与所处冷泉区生物地球化学环境密切相关。但在冷泉区内也存在环境因子截然不同的生境，尚缺乏比较冷泉区内小尺度生境间微生物多样性和分布规律的研究。本研究旨在分析南海Formosa冷泉区内不同生境间微生物多样性差异，完善和理解不同环境因子对冷泉内微生物群落结构的影响。【方法】对采集自南海Formosa冷泉区不同生境(黑色菌席区、白色菌席区和碳酸盐岩区)沉积物样本中古菌和细菌16S rRNA基因进行测序，结合环境因子，比较微生物多样性差异，分析环境因子对微生物分布的影响。【结果】发现在Formosa冷泉内的不同生境中，甲烷厌氧氧化古菌(anaerobic methanotrophic archaea,ANME)是主要古菌类群，占古菌总体相对丰度超过70%；在菌席区ANME-1b和ANME-2a/b是主要ANME亚群，碳酸盐岩区则是ANME-1b。硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)和硫氧化菌(sulfur-oxidizing bacteria...     

微生物燃料电池降解苯酚过程中微电场对阴极微生物多样性的影响

[背景]苯酚废水作为一种毒性强、难降解的废水而备受关注.目前,微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)已经广泛用于苯酚废水的降解,MFC的产电效果和苯酚的降解效率与反应器内的微生物群落有着密切关系.[目的]为了提高MFC的产电效果及对有害物质的降解能力,需要对MFC中苯酚的降解和微生物群落结构进...     

长叶红砂叶际细菌和真菌群落对季节变化的响应特征

【背景】植物叶际(phyllosphere)定殖着丰富多样的微生物,叶际微生物通过发挥特定功能在逆境下生存,影响寄主植物的生理生态特性并受环境异质性的影响。【目的】植物叶际微生物群落是动态的,认识季节更替对植物叶际微生物群落结构的影响,对于加深对植物-微生物-环境相互作用的理解具有积极意义。【方法】以鄂尔多斯荒漠草原泌盐盐生植物长叶红砂为研究对象,分别测定春季、秋季植物叶片表面理化特性,并结合叶际细菌、真菌高通量测序结果进行综合分析。【结果】长叶红砂冠下土壤含水率、pH、电导率等指标在季节更替下存在显著差异,叶片表面Na+、K+和电导率值存在显著差异;进一步分析发现,叶际细菌分类操作单元(operational taxonomic unit,OTU)、Shannon、Chao1和ACE (abundance-based coverage estimator)指数与土壤和叶片表面盐分含量呈正相关;春季叶际蓝细菌门和拟杆菌门保持了较高的相对丰度,而秋季叶际变形菌门、放线菌门、子囊菌门的相对丰度则高于春季;其中,叶际Bradyrhizobium、Novosphingobium和Edaphob...     

绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落的影响

绿肥参与耕作改制是土壤培肥及作物增产的有效措施,对土壤微生物群落结构及多样性的影响至关重要。【目的】研究绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落结构的影响,阐明微生物、土壤生态环境因子及作物产量的相互关系,为岩溶稻区绿肥替代氮肥提供理论依据和数据支撑。【方法】以典型岩溶稻田土壤为研究对象,设置冬闲+不施氮肥(CK)、冬闲+氮肥(N)、绿肥+不施氮肥(M)、绿肥+氮肥(MN) 4个处理,通过3年田间定位试验,对土壤微生物进行高通量测序,解析不同施肥处理对细菌和真菌群落的影响。【结果】与CK相比,MN处理显著提高了早稻产量,提升了土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量,降低了速效磷含量。MN处理显著提高细菌群落丰富度及多样性,而真菌群落丰富度和多样性在MN处理有降低趋势。岩溶稻田土壤优势细菌类群主要为Chloroflexi、Proteobacteria和Acidobacteria等,优势真菌类群主要为Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota等。冗余分析(RDA)结果表明,土壤速效钾是影响土壤细菌群落组成的关键环境因子。共现网络分析结果表明,细菌-真菌群落交互关系主...     

基于宏基因组技术分析全球不同温度带土壤微生物多样性

【背景】温度在塑造大尺度的土壤微生物群落方面发挥了重要作用,但目前针对全球不同温度带大尺度土壤微生物多样性方面的研究十分缺乏。【目的】明确不同温度带大尺度土壤微生物组成和功能的差异变化。【方法】从宏观的角度运用宏基因组技术对不同温度带土壤微生物群落的组成和功能进行分析。【结果】细菌的物种多样性随着温度带纬度的升高而增多,真菌的物种多样性在温带最多,在寒带最小且假丝酵母属(Candida)占绝对优势。3个温度带间除物种多样性存在差异外,微生物群落中物种丰度差异也较大,优势属和特殊属各有不同。其中值得注意的是,假单胞菌属(Pseudomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)的丰度在不同温度带间存在显著差异,且随着温度带纬度的升高而增多,而链霉菌属(Streptomyces)、地嗜皮菌属(Geodermatophilus)、红色杆菌属(Rubrobacter)和小单孢菌属(Micromonospora)的丰度随温度带纬度的升高而降低。在功能方面,发现与翻译后修饰、蛋白质周转、伴侣(posttranslational modification, protein turnover, chap...