一株土壤产电菌Clostridium sporogenes的分离及其产电性能

【目的】从土壤中分离获得产电菌纯菌株SE6,鉴定其种类并分析其产电性能。【方法】通过厌氧培养分离得到纯菌株,根据其形态、生理生化性质及16S r RNA基因测序分析确定其种属。以该菌株作为产电菌接种源,液体LB培养基和铁氰化钾溶液分别作为阳极液和阴极液,构建双室微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs),研究其产电能力;根据交流阻抗图谱,分析MFCs的内阻。应用循环伏安测试确定该菌株的胞外电子传递方式。并利用扫描电镜对阳极表面产电菌形态进行观察。【结果】菌株SE6的16S r RNA基因序列与Clostridium sporogenes有100%同源性,结合其形态特征和生理生化特性,确定其属于梭菌属(Clostridium)。SE6接种到MFCs中可以获得44.42 m W/m~2的最大功率密度。MFCs的阳极内阻、阴极内阻和欧姆内阻分别为(1488±193)Ω/cm~2、(0.92±0.01)Ω/cm~2和(20.69±1.76)Ω/cm~2。其循环伏安图谱显示体系中存在电化学活性物质且峰值电流随扫速升高线性增大。扫描电镜观察到阳极表面聚集附着着长度约1μm的杆菌。【结论】本研究成功从土壤中分离出具有一定产电能力的菌株C.sporogenes SE6,可直接将电子传递至阳极,其产电过程阻抗较大。     

酸性旱地红壤无机氮同化菌株筛选及其全基因组分析

微生物执行的无机氮同化作用可固定施入土壤后未被作物直接吸收的化学氮肥,有效减少化学氮肥损失、降低环境氮素污染风险。土壤无机氮同化作用不是由大量冗余微生物共同执行的,而是由一小部分功能微生物优先执行。【目的】对酸性旱地红壤中的优势无机氮同化细菌进行富集、菌株分离鉴定及全基因组测序,并明确菌株在土壤中的氮同化能力,为酸性土壤化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。【方法】在酸性旱地红壤中添加KNO3或(NH4)2SO4作为无机氮源,以葡萄糖作为碳源,在好氧条件下进行富集预培养,采用稀释分离法筛选出优势无机氮同化细菌菌株;将菌株回接至土壤中从而验证其无机氮同化能力,并通过全基因组测序分析菌株的氮素代谢途径及相关功能基因。【结果】酸性旱地红壤经富集预培养一周后,优势无机氮同化微生物的16S rRNA基因相对丰度从0.20%–0.94%增长至20.2%–30.2%;分离筛选后得到的3株优势无机氮同化细菌菌株,鉴定为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.)M6-3、索状芽孢杆菌(Bacillus funiculus)M2-4和节杆菌(Arthrobacter sp.)M7-15。灭菌土壤中菌株M6-3、M2-4和M7-15的无机氮同化速率分别为(1.28±0.61)、(0.17±0.07)和(0.16±0.02)mg/(kg·d)。氮素代谢通路分析显示,菌株M6-3具备更高效的氮同化代谢通路,其氮同化相关功能基因数量显著高于其他2株细菌。氮素代谢通路与功能活性结果均显示菌株Burkholderia sp.M6-3在酸性旱地红壤无机氮同化过程中占据优势。【结论】本研究证实在酸性旱地红壤无机氮同化过程中低丰度微生物类群发挥重要功能,并从菌株基因组水平上揭示了其无机氮同化代谢过程。上述结果可为酸性旱地红壤农业利用过程中化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。     

农业利用对海南省天然次生林土壤微生物的影响

为揭示天然次生林经过长期农业利用后土壤微生物学性质以及土壤养分状况的变异,采集了海南省天然次生林土壤以及由天然次生林经农业开垦转变而成的香蕉、桉树和橡胶林区表层土壤样品,利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、群落水平生理特征(CLPP)分析等方法探究天然次生林经农业利用对土壤微生物生物量、微生物活性、群落多样性和功能多样性的影响。研究结果显示,天然次生林土壤总磷脂脂肪酸显著高于经农业利用的土壤,分别是香蕉和橡胶林土壤的3倍和2倍。平均颜色变化率(AWCD)以及由PLFA、DGGE和CLPP分析获得的土壤微生物群落多样性和功能多样性均显示出天然次生林高于农业利用的土壤。天然次生林土壤与农业利用土壤的微生物群落结构也存在明显的分异。另外,天然次生林土壤p H值、有机碳、总氮、总磷、速效氮和速效钾含量高于经农业利用的土壤。逐步回归分析显示土壤p H值、有机碳和速效氮是影响土壤微生物生物量、微生物活性、群落多样性和功能多样性的主要因素。研究结果表明,天然次生林经农业利用后,由于种植单一树种和农业管理措施可能造成土壤有机质和养分含量下降,导致土壤酸化,对土壤微生物群落造成负面影响。     

酸性旱地红壤无机氮同化菌株筛选及其全基因组分析

微生物执行的无机氮同化作用可固定施入土壤后未被作物直接吸收的化学氮肥,有效减少化学氮肥损失、降低环境氮素污染风险。土壤无机氮同化作用不是由大量冗余微生物共同执行的,而是由一小部分功能微生物优先执行。【目的】对酸性旱地红壤中的优势无机氮同化细菌进行富集、菌株分离鉴定及全基因组测序,并明确菌株在土壤中的氮同化能力,为酸性土壤化学氮肥应用及其转化过程研究提供菌株资源和理论依据。【方法】在酸性旱地红壤中添加KNO3或(NH4)2SO4作为无机氮源,以葡萄糖作为碳源,在好氧条件下进行富集预培养,采用稀释分离法筛选出优势无机氮同化细菌菌株;将菌株回接至土壤中从而验证其无机氮同化能力,并通过全基因组测序分析菌株的氮素代谢途径及相关功能基因。【结果】酸性旱地红壤经富集预培养一周后,优势无机氮同化微生物的16SrRNA基因相对丰度从0.20%–0.94%增长至20.2%–30.2%;分离筛选后得到的3株优势无机氮同化细菌菌株,鉴定为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.) M6-3、索状芽孢杆菌(Bacillus funiculus) M2-4和节杆菌(Arthrobacter sp.) M7...