好氧反硝化细菌碳氮代谢特点及途径的研究进展

好氧反硝化作用的发现打破了反硝化只能在严格厌氧条件下进行的传统认知,为生物脱氮提供了一条新的途径,已成为近些年的研究热点。碳源可为好氧反硝化过程提供能量和电子供体,其代谢难易程度直接影响着好氧反硝化细菌的脱氮效率,因此有必要明确碳源在好氧反硝化脱氮过程中的代谢机理。基于此,本文阐述了好氧反硝化细菌的种类及其对硝态氮与亚硝态氮的代谢途径;系统分析了不同好氧反硝化细菌对碳氮源代谢的差异与代谢机理;综合分析了碳代谢差异对好氧反硝化脱氮过程的影响,并对未来的研究方向进行了展望,旨在深入理解好氧反硝化细菌同时去除碳氮的机理,为提高废水生物脱氮除碳效率提供理论依据。     

活性污泥中硝化细菌的分离及其硝化强度的初步研究

通过对活性污泥中硝化细菌的富集,使硝化细菌浓度达１０＾７个／ｍｌ。在硅酸胶平板上分离到硝化细菌的纯培养物。经鉴定主要有三种菌,简称Ｎ－１,Ｎ－２和Ｎ－３,Ｎ－１为亚硝化单胸菌,Ｎ－２为硝化杆菌,Ｎ－３为硝化刺菌,对三力的硝化强度进行了研究。１６ｄ时,Ｎ－１的亚硝化率为５５．６％,Ｎ－２的硝化率为６５．５％,Ｎ－３的硝化率为９３．７％。三株菌在工业化污水处理中将有良好的应用前景。     

不同恢复阶段热带森林土壤nirS型反硝化微生物群落结构及多样性特征

探明热带森林土壤反硝化微生物群落结构及多样性，对于理解反硝化引起的N₂O排放及缓解全球变暖具有重要意义。本研究以西双版纳3个不同恢复阶段热带森林类型[即白背桐（Mallotus paniculatus，MP）、崖豆藤（Millttia leptobotrya，ML）群落、群落及高檐蒲桃（Syzygium oblatum，SO）群落]为研究对象，揭示土壤nirS型反硝化微生物群落组成及多样性的干湿季变化，分析热带森林恢复过程中土壤理化环境变化对nirS型反硝化细菌群落的影响。结果表明，变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）相对丰度表现为恢复前期高于恢复后期，而脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、嗜盐单胞菌属（Halomonas）和罗思河小杆菌属（Rhodanobacter）表现为恢复后期高于恢复前期；绿弯菌门（Chloroflexi）和放线菌门（Actinobacteria）均随恢复年限增加而增加，而贪铜菌属（Cupriavidus）和假单胞菌属（Pseudomonas）的相对丰度表现为随恢复年限增加而降低。9月份各样地新检测出的属数量表现为：SO （19种） > MP （13种） > ML （7种）。土壤nirS型反硝化微生物群落的Shannon多样性指数表现为：高檐蒲桃群落 > 崖豆藤群落 > 白背桐群落，且9月（湿季） > 3月（干季）。相关分析表明，热带森林恢复引起土壤N库（全氮、NH₄⁺、NO₃^-）、C有效性（微生物量碳、易氧化碳）及微气候（土壤含水率与温度）的改变，能够显著影响nirS型反硝化细菌群落的结构及多样性。主成分分析结果表明，土壤硝态氮、微生物量碳、全氮及易氧化碳是调控不同恢复阶段热带森林土壤nirS型反硝化细菌群落结构及多样性变化的主控因子，其次为土壤水分、温度、水解氮、pH、铵态氮、有机碳、容重及C/N。     

稻田温室气体排放与土壤微生物菌群的多元回归分析

为揭示多种田间管理措施综合影响下双季稻田温室气体平均排放通量与土壤微生物菌群的多元回归关系,利用静态箱—气相色谱法和稀释培养计数法进行了温室气体排放通量和土壤产气微生物菌群数量的连续观测。两年研究结果显示,稻田甲烷排放通量与土壤微生物总活性和产甲烷菌数量关系密切,甲烷排放通量与二者的关系可分别由指数和二次多项式模型拟合。一元回归分析表明,仅产甲烷菌数量就能单独解释96.9%的稻田甲烷排放通量变异（R2=0.969,P<0.001）,但考虑两种因素以后的二元回归拟合优度高于一元回归（R2=0.975,P<0.001）。氧化亚氮排放通量与土壤硝化细菌和反硝化细菌数量也密切相关（P <0.05）,氧化亚氮排放通量与二者的二元非线性混合回归模型可以解释至少70.4%的稻田氧化亚氮排放通量（R2≥0.704, P <0.001）,其拟合优度也高于一元回归。稻田温室气体排放通量受多种影响因素控制,土壤产气微生物活性和数量是多种因素影响的直接响应,因此二者与温室气体排放存在显著相关,基于田间试验的多元非线性回归分析客观的揭示了温室气体排放通量与环境因子的相关关系。     

医院污水中硝化细菌的筛选及高通量鉴定

为了减轻医院污水中氮元素对环境的污染,经富集驯化从医院污水样品中筛选出了呈硝化阳性的硝化菌菌群HH-C、HH-E、HH-I、HH-J,采用高通量方法对硝化菌群进行鉴定,用氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐快速测定试剂盒对其进行定性测定,再经单菌筛选纯化出10株呈硝化阳性的硝化细菌HH-3、HH-6、HH-8、HH-12、HH-13、HH-16、HH-18、HH-19、HH-21、HH-22,经复筛对这10株菌进行功能验证,选出了3株COD和氨氮降解率高的菌HH-12、HH-13和HH-22并应用到医院污水的处理中。     

应用竞争PCR方法检测亚硝化细菌的研究

选用竞争PCR技术建立了亚硝化细菌的快速定量检测方法.实验以实验室分离、鉴定的一株亚硝化细菌提取的DNA为模板,设计特异性引物,制备特异性内标模板,进行竞争PCR实验;同时采用传统的平板计数法和吖啶橙荧光显微镜计数法两种方法进行细菌计数,与竞争PCR结果比较分析,建立了样品细菌数量与内标模板量的线性方程,并将其应用于海水养殖环境中亚硝化细菌的检测中.该方法具有简化检测过程、缩短细菌检测时间、无须昂贵仪器设备等优点,并克服有些环境微生物难以培养的困难,为将来有益菌在应用中实际存活和繁殖情况的监测提供了有力的技术支撑.     

氮肥对小麦田土壤nirS型反硝化细菌多样性的影响

摘要：【目的】研究施用无机氮肥对小麦田土壤nirS型反硝化细菌多样性的影响。【方法】通过构建反硝化细菌亚硝酸盐还原酶nirS基因克隆文库,采用限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP）技术分析了施氮肥处理和不施氮肥处理土壤中nirS型反硝化细菌的多样性。【结果】两种处理各自分别得到了27个可操作分类单元（Operational Taxa Units, OTUs）,其中有9个OTUs在两个处理中相同。虽然两种处理中 nirS反硝化细菌的香农-威纳指数,Simpon指数,丰富度指数,均匀度指数相近,但是土壤的OTU类型发生了很大变化。通过对施氮肥处理nirS文库中11个代表性nirS克隆子的序列分析,有10个克隆子与数据库中的nirS序列的相似度在73％～95％之间,有1个序列在数据库中找不到相似序列。【结论】施氮肥在短期内显著改变了土壤中nirS型反硝化细菌群落结构的构成。     

一株反硝化细菌的鉴定及其厌氧氨氧化能力的证明

从厌氧氨氧化反应器中分离获得了反硝化细菌D₃菌株. 综合其外部形态特性、生理生化特性、VitekGN检测结果、Biolog碳源利用特性, 以及菌株的(G+C)%(mol/mol)含量和系统发育分析, 将它归入门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina). 该菌株是典型的反硝化细菌, 具有较强的反硝化活性, 当硝酸盐浓度为88.5 mg/L时, 反硝化速率最大, 为26.2 mg/(L·d). 最适生长pH为7.84, 最适生长温度为34.9℃. 该菌株显现较强的厌氧氨氧化能力, 对硝酸盐的最大利用速率为6.37 mg/(L·d), 对氨的最大利用速率为3.34 mg/(L·d), 消耗的氨氮和硝酸盐氮之比为1︰1.91. 该菌株可产生特殊的细胞结构, 与厌氧氨氧化密切相关, 推测这一特殊细胞结构可能是进行厌氧氨氧化的厌氧氨氧化体. 证明了反硝化细菌具有厌氧氨氧化活性, 扩大了厌氧氨氧化菌的种群范围, 为深入研究厌氧氨氧化菌及其在全球氮素循环中的贡献和进一步开发厌氧氨氧化工艺打下了良好的基础.     

硝化细菌中亚硝酸盐氧化还原酶的研究进展

亚硝酸盐氧化还原酶(nitrite oxidoreductase,NXR)是硝化细菌将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的关键酶,广泛存在于亚硝酸盐氧化菌中.由于它是可溶性的膜内酶,其催化机理与膜内电子传递密切联系,给它的研究带来了一定的困难.本文综述了多年来国内外研究者从不同方面对NXR研究的成果,详细论述了NXR的组成结构、工作机理以及不同因子对其活性的影响,总结了近几年应用于研究NXR的新方法,并展望了对NXR研究的发展方向及其意义.     

硝化菌保藏特性及衰减动力学研究

采用单因素试验设计及一阶指数衰减模型,对影响硝化菌保藏过程中的4个主要影响因素(温度、pH值、离子强度和渗透压调节剂)进行了研究,并建立了硝化菌的衰减动力学方程.研究发现,当温度为4℃,离子强度为0.035×3mol/kg,pH7.60时,硝化菌衰减指数由0.25降至0.013,半衰期由2d延长至53d.在低温环境(4℃)下,添加甘油可以较好地延缓硝化菌的衰减作用.