利用时间进程法优化活性污泥DG-DGGE图谱

目的:为了探讨电泳时间对双梯度-变性梯度凝胶电泳(DG-DGGE)分析活性污泥样品时的影响。方法:提取污泥DNA后,以通用引物338f/534r扩增16S rDNA序列,采用时间进程法优化PCR扩增产物的DG-DGGE分离效果。结果:采用不同电泳时间进行DGGE分析时,DGGE图谱存在显著的差异。16S rDNA V3区(200 bp)在凝胶梯度6%~12%,变性剂梯度30%~60%时,在200V电压下,最佳电泳时间为5h。     

DGGE技术监测生物制氢反应器微生物群落结构和演替

为了研究生物制氢反应器微生物群落结构, 揭示混合菌群的生态学效能. 从连续流生物制氢反应器CSTR运行不同时期取活性污泥, 利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了产氢混合菌群的多样性和动态变化. 研究表明, 反应器从启动到乙醇型发酵稳定的运行, 经历了明显的微生物群落结构演替过程, 28天后反应器微生物群落结构基本恒定, 形成顶级群落. 16S rDNA 序列同源性分析表明, 优势种群为低G + C含量革兰氏阳性细菌分支的Clostridium sp.和Ethanologenbacterium sp., b变形菌亚纲的Acidovorax sp., g变形菌亚纲的Kluyvera sp.和一些未被培养的拟杆菌群的细菌和螺旋体. 21天后产氢细菌Ethanologenbacterium sp., Clostridium sp. (Clostridiaceae bacterium 80 Kb)和一些未被培养的螺旋体群细菌的数量明显增加, 形成乙醇型发酵群落, 产氢量大幅度提高. 群落经过演替微生物多样性增强后降低, 在群落演替过程中一直存在的Clostridium sp., sp., Kluyvera sp.和未被培养的拟杆菌群等是构成群落结构的基本种群, 混合菌群之间存在着共代谢作用, 共同决定产氢效能.     

脱氮硫杆菌特异引物/探针的设计和评价

自脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)16S rRNA基因V3可变区中发现一条27 bp的特异序列, 以该序列为反向引物, 对高效同步脱硫反硝化系统污泥DNA进行了温度梯度PCR扩增和基因文库构建, 结果证实了该引物的高度专一性。应用该探针在去离子甲酰胺和NaCl的浓度分别为35%和100 mmol/L, 杂交/洗脱温度为48°C条件下对污泥样品杂交得到较好的阳性结果, 软件分析表明脱氮硫杆菌在污泥中约占15%。脱氮硫杆菌专一性引物/探针的提出, 将为不同生态环境中该种微生物的时空分布、结构动态以及实时定量等研究提供分子生物学工具。     

大气CO2浓度变化对铜绿微囊藻生长的影响

蓝藻水华暴发是多因素综合作用的结果,藻类生长受温度、光照、风力、营养盐、pH、微量元素等多个因素的影响[1—4]。藻类属于光能自养型微生物,其生长繁殖离不开自身的光合作用;作为光合作用主要的无机碳源,CO2对藻类生长有着举足轻重的作用。工业的快速发展,化石燃料的燃烧,增加了大气CO2的源,环境破坏引起的森林绿地面积锐减,又使CO2的汇减少,最终导致大气CO2浓度不断增加。     

产氢新菌Ethanoligenens sp. B49发酵糖蜜制氢条件

研究1株产氢细菌Ethanoligenens sp.B49利用废糖蜜为基本原料进行生物制氢的条件,及外加氮素营养物对废糖蜜生物制氢的影响.结果表明,在10.3～20.6 g·L-1的化学需氧量(COD)范围内,经过驯化的Ethanoligenens sp.B49细胞具有较好的生物利用能力,细胞生长量和产氢能力随着废糖蜜COD的提高而增加.当废糖蜜COD超过20.6 g·L-1时Ethanoligenens sp.B49的细胞生长受到抑制,同时产氢能力下降,COD超过41.2 g·L-1时细胞基本不具有生长和产氢能力.Ethanoligenens sp.B49利用废糖蜜产氢的最佳COD为20.6 g·L-1.在20.6 g·L-1COD条件下外加有机氮源可以促进Ethanoligenens sp.B49利用废糖蜜制氢的能力,促进作用顺序为酵母粉＞牛肉膏＞蛋白胨＞脲素.添加4 g·L-1的酵母粉时,Ethanoligenens sp.B49细胞具有最好的生长活性和产氢能力.优化营养条件后,单位体积产氢量从44.82 mmol·L-1提高到78.97 mmol·L-1,提高了76.2%.     

高效产氢菌B49菌株adh和L-ldh基因克隆及序列分析

设计细菌adh基因和L-ldh基因简并引物, 采用降落PCR并结合Cassette PCR方法从高效产氢菌B49中扩增全长基因。共获得两段基因组DNA片段。其中一段序列长1902 bp, 包括adh基因开放阅读框1101 bp, 共编码366个氨基酸, 编码产物分子量为39.71 kD, 理论等电点为pH 5.93。该基因与Clostridium thermocellum ATCC 27405的adh位点序列一致性为73%。另一段序列长2490 bp, 包括L-ldh基因开放阅读框951 bp, 共编码316个氨基酸, 编码产物分子量为34.23 kD, 理论等电点为pH 6.09。该基因与Bacillus megaterium的L-ldh位点一致性为74%。试验结果表明, 采用CodeHop和Genefisher程序化设计的简并引物可信性强, 阳性率高, CodeHop设计简并引物效果要好于Genefisher。adh和L-ldh的成功克隆为通过代谢工程手段敲除adh和L-ldh基因提供了科学依据, 从而为进一步提高B49产氢能力的代谢工程研究奠定基础。     

高效产氢细菌新种--Ethanologenbacterium sp.X-1的分离鉴定及其产氢效能

为获得高效产氢发酵细菌 ,采用改进的厌氧Hungate培养技术 ,从生物制氢反应器CSTR中分离一株产氢细菌X 1。对该株细菌进行了形态学特征、生理生化指标、16SrDNA和 16S 2 3SrDNA间隔区序列分析等研究。结果表明与最相近的种属Clostridiumcellulosi和Acetanaerobacteriumelongatum等的 16SrRNA基因序列同源性为 94 %以下。16S 2 3SrRNA间隔区基因序列比对分析显示保守区域仅为tRNAAla和tRNAIle序列 ,其它可变部位没有同源性区域 ,鉴定为新属Ethanologenbacteriumsp .。该株细菌为专性厌氧杆菌 ,代谢特征为乙醇发酵 ,葡萄糖发酵产物主要为乙醇、乙酸、H2 和CO2 。在pH4 0和 36℃条件下最大产氢速率是 2 8 3mmolH2 (gdrycell·h)。经鉴定和产氢效能分析表明该菌株是一新属的高效产氢细菌     

微生物燃料电池阳极微生物群落对乳酸-丙酸-乳酸底物转换的响应特征

摘要:【目的】为探讨底物波动对微生物燃料电池(MFC)产电效能和阳极微生物群落的影响,【方法】依次以乳酸-丙酸-乳酸为底物,应用不依赖于培养的微生物分子生态学技术,解析单室MFC 启动及底物替换过程中阳极微生物群落的动态学响应特征。【结果】底物的更换过程降低了MFC的产电效能,当改变为新底物后,MFC需要较长的产电恢复期。同时,底物的转换改变了阳极微生物群落结构,Anaeromusa spp.、Pseudomonas spp．以及Thiobacillus thioparus对乳酸底物具有很好的响应,随着乳酸底物的投加而富集;丙酸底物对Dechloromonas spp.和Comamonas testosteroni等类群表现出较强的选择作用;而产电微生物Geobacter spp.由于利用乳酸、丙酸的共同代谢产物乙酸为底物而被逐渐富集,是多种底物替换过程的重叠种群。【结论】本研究表明,MFC的阳极微生物群落组成与投加的底物有较强的对应性,为了减缓底物波动对MFC产电过程的影响,应尽量采用混合有机底物,以提供宽泛的营养生态位,提高种群的功能重叠性。     

有机污染物对水体真细菌群落结构的影响

为了揭示有机污染物对环境真细菌组成和多样性的影响,应用末端限制性片段长度多态性(tRFLP)和16S rDNA文库技术并结合水质分析方法,比较分析了松花江流域内受不同程度有机污染的4个水体及其沉积物中真细菌的群落结构。tRFLP分析表明各水体及底泥均呈现较为复杂的群落结构模式,不同底泥群落形成的末端限制性片段(TRF)图谱具有很高的相似性,但随着污染程度的加强,部分类群明显富集,而且在水样组和泥样组内,群落结构的相似性同水质相似性是一致的,主成分分析(PCA)显示水样和泥样中的真细菌TRF形成不同的群。16SrDNA文库分析表明松花江哈尔滨段底泥中真细菌分布于10个门,Proteobacteria门占优势,达群落总数的21.92%(β-Proteobacteria亚门占10.96%),而有机染污物严重超标的生活污水排污道底泥中的微生物多样性较低,分布于7个门,Proteobacteria门为优势群,占群落的47.37%(α-Proteobacteria亚门占21.05%,δ/ε-Proteobacteria亚门占15.79%)。该研究表明向水体中长期排放高浓度有机物能使系统中微生物群落多样性降低,与污染物降解相关的功能微生物类群明显富集。     

初始底物浓度及pH对丁酸梭菌T4发酵木糖产氢的影响

本研究采用间歇培养方式对丁酸梭菌T4发酵木糖进行产氢研究,考察初始pH和初始底物浓度对其产氢特性的影响。结果表明,菌株T4在初始pH5.0～8.5及初始底物浓度5～40g/L时均可以产氢,其累积产氢量和最大比产氢速率随着pH及底物浓度的增加均呈现先增加后减少的趋势。在pH6.5和底物浓度20g/L时,比产氢速率和累积产氢量达到最大,分别为4.26L/L和18.86mmol-H2/hg-DCW,而后随着pH或者底物浓度的增加二者均呈现减少的趋势;在pH6.5和底物浓度15g/L时,得到最大值比产氢量为2.17mol/mol-木糖。而在不同的pH下,发酵产生的液态产物主要是乙酸和丁酸,其中在pH小于6.0时,有少量的丙酸生成,而在pH大于6.0时,则有乙醇生成。