水生生态系统中金属依赖型甲烷厌氧氧化过程的研究进展

甲烷是一种比CO_2更活跃的温室气体,微生物驱动的甲烷厌氧氧化(anaerobicoxidationof methane,AOM)过程对于降低全球甲烷的排放有着重要意义。参与AOM反应的最终电子受体主要分为三类,即硫酸盐、亚硝酸盐/硝酸盐以及以Fe(III)、Mn(IV)等为代表的金属离子。可溶性金属物质和不溶性金属矿物都可以被用作AOM的电子受体,这大大提高了参与金属依赖型甲烷厌氧氧化(metal-dependent anaerobic oxidation of methane,Metal-AOM)微生物的生态价值。目前研究聚焦在功能菌群、生态分布等方面。部分甲烷厌氧氧化古菌(anaerobic methanotrophic archaea,ANME)具有直接或间接参与Metal-AOM过程的能力。但由于功能菌群纯化富集和分离具有一定难度,有关其生理生化和生态学等特征的研究受到限制。同时,随着Metal-AOM被发现存在于不同水生生境中,其在污染治理领域的应用也被广泛讨论,但是河口生境尚缺乏深入研究。本文从Metal-AOM的发现入手,阐述了参与该过程的主要微生物及其在水域环境下的生态分布,并介绍了Metal-AOM的反应机制和在实际应用中的机遇与挑战。最后,根据现有研究结果,提出对功能菌群、机制及环保应用的研究展望,包括微生物分离纯化和影响因素、菌群代谢活性和作用机制的解析以及新型生产工艺的设计和发展应用,以期为今后的环境污染治理和工业应用提供借鉴意义。     

不同种植年限苹果根际土可培养根皮苷耐受菌的分布及多样性

【目的】筛选能够耐受苹果根系自毒物质根皮苷的细菌,研究不同种植年限苹果(Malus Mill.)根际可培养根皮苷耐受菌的微生物群落组成及多样性,旨在为筛选高效根皮苷降解菌、一定程度上了解苹果连作障碍机制并克服或减轻其造成的损失提供科学依据。【方法】以根皮苷为唯一碳源,筛选不同种植年限的根皮苷耐受细菌,通过ARDRA酶切聚类(Amplified r DNA restriction analysis)和16S r RNA基因序列分析确定分离的根皮苷耐受菌的分类地位,并利用生物信息学分析根皮苷耐受菌群落结构、多样性及与理化因子的关系。【结果】从种植年限为3、8、15、20和25年的苹果砧木山荆子[Malus baccata(Linn.)Borkh.]根际土壤中共分离103株根皮苷耐受菌,并在65%的相似水平上分成18个类群,分属于13个属,其优势菌分别为芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和新鞘脂杆菌属(Novosphingobium)。分析发现种植年限为3年的根际土壤中分离的根皮苷耐受菌的物种丰富度最高,种植年限为15、20和25年的根际土壤中分离的根皮苷耐受菌的物种组成相似,且不同种植年限土壤的理化因子与根皮苷耐受菌的群落组成具有一定的相关性(P0.05)。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)表明阿魏酸是影响群落结构的重要因子。【结论】不同种植年限苹果根际土壤中根皮苷耐受菌种类多样性丰富,其群落组成与土壤理化因子具有一定相关性,阿魏酸是影响根皮苷耐受菌群落结构的重要环境因子。研究结果可为探讨缓解苹果连作障碍的途径提供基础资料。     

不同石油浓度对浮游细菌群落影响的新发现

【目的】研究不同浓度石油污染对海水中浮游细菌群落结构及多样性的影响,并尝试阐述造成这种影响的机理。【方法】将采集自海上钻井平台附近的表层海水样品,在实验室条件下用不同浓度的石油(0?10 g/L)处理1周后,用末端限制性片段长度多态性(TRFLP)方法检测其细菌群落结构及多样性变化情况。【结果】得到了一些与以往研究结果不同的新发现,如细菌多样性不是简单地随石油浓度的升高而降低,而是呈现先降低再升高最后又降低的趋势。0.1 g/L石油处理组(M0.1)与0.5 g/L处理组(M0.5)、2.5 g/L石油处理组(M2.5)和10 g/L处理组(M10)的细菌群落结构更相似,且添加石油处理组(M0.1、M0.5、M2.5、M10)与未添加石油的对照组(M0)间细菌群落结构相差较大。与石油降解相关的细菌主要集中于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。基于TRFs在不同处理组的相对比例,可将实验得到的52个TRFs划分为6种类型：低浓度(I)、中浓度(II)、高浓度(III)、广浓度(IV)、窄浓度(V)石油适应型和石油敏感型(VI)细菌。另外,首次提出“碳(能)源-毒素”假说来解释石油污染对浮游细菌群落的影响。【结论】石油污染对浮游细菌群落的影响与石油的浓度和海水中原有的历史细菌群落密切相关,可以按照浮游细菌对石油的适应性对其进行分类,并且“碳(能)源-毒素”假说能较好地解释石油污染对浮游细菌群落的影响。