奥柰达希瓦氏菌生物膜研究进展

奥柰达希瓦氏菌(Shewanella onedensis)具有产能代谢和电子传递途径多样化的特性,是生物进化与生物修复研究的重要模式细菌.该茵对不溶性金属具有的还原性能和在生物燃料电池等方面潜在的应用前景,使得该菌成为近年来生物膜研究领域的热点之一.本文主要对该菌铁呼吸原理、在固体表面和气液界面形成生物膜的理化条件、影响生物膜形成的因素、生物膜形成的机制以及其在应用研究方面的进展等进行了综述.     

冶金微生物的铁硫代谢多样性及其与矿物的相互作用

生物冶金是利用微生物铁硫元素代谢活性加速硫化矿物氧化溶解,并对其中有价金属加以提取回收的技术。冶金系统中微生物的代谢多样性及其耦合功能网络,尤其是以铁硫代谢途径为主的功能网络,在硫化矿物加速氧化溶解过程中承担了重要作用,是生物冶金技术理论研究的核心领域。本文归纳了冶金系统中多样化的微生物物种及其铁硫代谢途径,并从微生物代谢耦合角度探讨了微生物代谢多样性与矿物的相互作用。     

云南东川黄铜矿酸性浸矿废水中微生物群落分析

利用限制性片段长度多态性和16s rRNA PCR扩增及其序列分析来研究中国云南东川黄铜矿酸性浸矿废水(AMD)中微生物群落结构。基于建立16s rRNA克隆文库的分子方法常常被用来研究AMD中微生物生态。一小部分的rRNA被PCR扩增,克隆,然后用限制性片段长度多态性来筛选出其不同种类。在三个样地中,共挑选了357个克隆子,经限制性酶切分析后聚为100个可操作分类单元(OTU)。一个OTU代表各个样地中出现的同一种酶切图谱。有58个OTU被测序分析,结果在基因数据库中比对分析,其系统发育分析表明它们聚类为六大类:γ-proteobacteria,Acidobacteria,Clostridia,Actinobacteria,Nitrospira,α-pro- teobacteria。其中,γ-proteobacteria为最大的群落,在三个样地DCK-Ⅰ,DCN-Ⅰand DC-Ⅱ中分别占36%,57%,62%的比例。但与浸矿相关的微生物如At.ferrooxidans;L ferrooxidans等却发现的很少,仅在两个样地中各发现四个相关的OTUs。在这个AMD环境中浸矿相关的微生物都不是优势种群。     

烟草青枯病拮抗内生细菌的分离、鉴定及其田间防效

从病区健康烟草植株茎杆内分离到一株对烟草青枯罗尔氏菌(Ralstonia solanacarum)有强拮抗作用的内生细菌,命名为B-001菌株.拮抗性研究表明,B-001菌株对多种革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌以及病原真菌均有较强的抑制作用.形态和生理生化特征初步表明菌株B-001为芽孢杆菌属(Bacillus)细菌.经扩增、测序得到B-001的16S rDNA序列,GenBank接收号为DQ444283.用ClustalX进行多重序列对比,并通过MEGA3方法构建16S rDNA系统发育树,表明:菌株B-001与Bacillus subtilis (DQ415893)的相似性为99.2%,并处于同一分支;结合形态和生理生化指标,将其鉴定为枯草芽孢杆菌(B. subtilis).2005和2006年在湖南省桂阳县、宁乡县进行了田间试验,防效在40.03%～78.14%,防治效果良好,且明显优于农用链霉素.     

拮抗菌群对烟草野火病的防治效果及叶际微生物群落多样性的影响

【背景】烟草野火病(Tobacco Wild Fire)是烟草上的主要病害之一,利用拮抗菌防治烟草野火病是具有较好前景的防治手段。【目的】分析烟草叶际微生物群落结构组成和多样性,阐释拮抗菌群施用对烟草野火病的防治效果及对叶际微生物群落的影响。【方法】在烟草上施用3种拮抗菌群,采用16Sr RNA基因高通量测序及生物信息学手段,分析拮抗菌群对烟草叶际微生物群落结构组成和多样性的影响,研究拮抗菌群在叶片上的定殖。【结果】拮抗菌群对烟草野火病的防治效果达到50.44%-68.58%。与对照相比,3种拮抗菌群处理叶际微生物群落结构和组成都产生了明显的变化,群落多样性显著增高。拮抗菌群处理后,烟草叶际微生物泛菌(Pantoea)、寡养单胞菌(Stenotrophomonas)和假单胞菌(Pseudomonas)等菌属所占比例发生显著变化,其中芽孢杆菌属(Bacillus)和寡养单胞菌属相比对照增加分别达到3.9倍和7.02倍,其丰度与病情指数显著负相关。【结论】拮抗菌群对烟草野火病有较好的防治效果,施用拮抗菌群显著影响叶际微生物群落的组成和多样性,假单孢杆菌和寡养单胞菌等优势菌属能够在烟草叶际定殖,起到防治烟草野火病的作用。     

德兴铜矿酸性矿坑水水样与底泥中微生物群落多样性及其群落结构变化

江西铜业集团德兴铜矿是中国最大的露天开采铜矿,已有1000多年的开采历史,因此它为极端环境下微生物群落结构研究提供了一个优良素材。应用16S rRNA基因的PER克隆技术检测了来源于该铜矿3个不同样地的水样与底泥中的微生物多样性。通过RFLP分析获得40个OTUs,测序和系统发育分析表明它们属于7个不同的系统发育分区,即Acidobacteria,Actinobacteria,Nitrospira,α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria,Firmicutes,δ-Proteobacteria。这些克隆中的大部分属于γ-Proteobacteria,α-Proteobacteria和Nitrospira。进一步的分析结果表明在各样点水样中的嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）所占比例大于其在底泥中的比例,而底泥的嗜酸菌属（Acidiphilium）所占比例明显高于水样,这可能与底泥的缺氧环境和Acidiphilium菌能够将三价铁还原成二价铁的特性有关。     

烟草连作障碍与土壤理化性质及微生物多样性特征的关联

【背景】烟草是我国最重要的经济作物之一,其忌连作的特点严重影响了我国烟草产业的发展。【目的】通过研究烟草连作障碍、土壤理化性质和微生物多样性特征的关系,为解决烟草连作障碍问题、制定有效的烟草生产技术提供理论基础。【方法】选择连作障碍严重烟田和克服连作障碍烟田作为研究对象,基于高通量测序技术,探究烟田连作障碍情况、烟田理化性质与土壤微生物多样性的联系。【结果】克服连作障碍的烟田土壤pH、总氮和有机质含量显著高于连作障碍严重的烟田土壤,克服连作障碍烟田和连作障碍严重烟田土壤微生物多样性之间不存在显著差异,但土壤微生物优势群落发生了显著改变,烟田土壤的pH、有机质、有效磷、总氮都与微生物群落显著相关。【结论】烟田克服连作障碍的差异,可能与烟田土壤的理化性质以及微生物组成的差异有关,此研究为解决湘西烟区连作障碍问题提供理论基础和技术支持。     

嗜酸异养菌对自养菌Acidithiobacillus ferrooxidans金属离子抗性和生物浸出的影响

【目的】了解嗜酸异养菌在诸如酸性矿坑水(AMD)和生物浸出体系等极端酸性环境中对浸矿微生物产生的影响。【方法】研究由嗜酸异养菌Acidiphilium acidophilum和自养菌Acidithiobacillus ferrooxidans经长期驯化后形成的共培养体系分别在Cd2+、Cu2+、Ni2+和Mg2+胁迫下的稳定性;并将此共培养体系应用于黄铁矿和低品位黄铜矿的生物浸出实验。【结果】在上述4种金属离子分别存在的条件下,异养菌Aph.acidophilum均能促进At.ferrooxidans对亚铁的氧化,提高其对能源利用的效率。共培养体系中的异养菌Aph.acidophilum使At.ferrooxidans对Cu2+的最大耐受浓度(MTC)由2.0 g/L提高到5.0 g/L,而且共培养的细胞数量与2.0 g/L Cu2+条件下生长的At.ferrooxidans纯培养相似。另外,共培养中的At.ferrooxidans对Mg2+的MTC也由12.0 g/L提高到17.0 g/L。生物浸出实验中嗜酸异养菌Aph.acidophilum促进了At.ferrooxidans对黄铁矿样品的浸出,浸出率较其纯培养提高了22.7%;但在含铁量较低的低品位黄铜矿浸出体系中共培养和At.ferrooxidans纯培养的浸出率均低于33%。在加入2.0 g/L Fe2+的低品位黄铜矿浸出体系中,共培养和At.ferrooxidans纯培养的浸出率均得到提高,分别达到52.22%和41.27%。【结论】以上结果表明,Aph.acidophilum与At.ferrooxidans共培养在一定的环境胁迫下仍能保持其稳定性并完成各自的生态功能,并且嗜酸异养菌Aph.acidophilum适合在含铁量较高的浸出体系中与铁氧化细菌共同作用来提高生物浸出的效率。     

长期连作农田土壤细菌群落结构和共现网络拓扑性质对土壤理化性质的响应

【目的】为探究长期连作土壤细菌群落结构和分子生态网络与土壤环境演化的关联性。【方法】本研究利用16S rRNA基因高通量测序技术,解析了湖南省浏阳市两块连作十二年农田(表现连作障碍的GD和健康的YA)土壤微生物群落组成结构和分子生态网络拓扑性质与土壤理化性质的关系。【结果】GD土壤总氮和有效磷含量显著高于YA,而土壤硝态氮和速效钾含量显著低于YA(P<0.05)。GD土壤细菌群落多样性高于YA,两地土壤细菌群落结构存在显著差异(P<0.01),且与土壤pH和有效磷含量相关。进一步分析表明,GD土壤细菌群落之间比YA具有更复杂的生态网络,主要体现在能量代谢、碳循环和氮循环功能模块。【结论】综上所述,连作会引起土壤细菌群落多样性、组成结构和生态网络变化,这可能与土壤理化性质恶化、土壤肥力下降密切相关,进而影响作物生长发育。     

云南省蒙自酸性矿山排水微生物群落结构和功能

为探究酸性矿山排水生态系统不同环境中的微生物群落和功能,全面了解酸性矿山排水的形成和发展规律,采用高通量测序技术研究云南省蒙自某矿区酸矿水坑和周边溪水中的原核微生物群落组成,并结合样本理化特征分析影响群落结构的主要因素,进而解析菌群的环境功能。研究发现酸矿水坑中主要有广古菌门、变形菌门(包括α、γ和δ变形菌纲)、硝化螺菌门、厚壁菌门、放线菌门和酸杆菌门等类群,与周边溪水的群落结构具有明显差异。群落多样性与pH呈显著正相关,而热原体纲(Thermoplasmata)与pH呈负相关,可对群落结构起主导作用。酸矿水坑不同样本中均具有高丰度的亚铁原体属Ferroplasma (6.60%–86.34%),酸硫杆菌属Acidithiobacillus是酸矿水和沉积泥中主要的铁、硫氧化细菌,而专性铁氧化的钩端螺旋菌属Leptospirillum的丰度较低,铁卵形菌属Ferrovum几乎只存在于酸矿水中;此外,嗜酸或耐酸的异养菌广泛分布于酸矿水和沉积泥中,它们可促进铁、硫氧化菌的生长及催化矿石溶解。结果表明,pH通过影响微生物多样性和菌群分布而对酸性矿山排水环境微生物群落结构造成重大影响。