携带污染物降解基因的可移动基因元件及其介导的生物修复

可移动基因元件(mobile genetic elements,MGEs)在环境微生物群落中的水平转移是细菌基因组进化和适应特定环境压力的重要机制.在污染土壤和水体中接种携带具有降解基因MGEs的菌株后,随着MGEs的水平基因转移,可使降解基因转移至具有竞争性的土著微生物中并在其中表达,从而不必考虑供体菌在环境中是否能够长期存活.这种由可移动降解基因元件水平转移介导的生物修复为探索新的生物修复途径提供了可行性.本文重点综述了环境样品中携带降解基因MGEs的多样性及其在促进污染物降解过程中的重要作用,介绍了从环境样品中分离代谢MGEs的方法,并列举了在污染土壤、活性污泥、其他生物反应器等生态系统中MGEs水平转移的几个实例.     

微生物强化修复石油污染土壤的研究进展

微生物修复被认为是去除石油污染物和修复石油污染土壤的一种经济、高效且无二次污染的绿色清洁技术。受土壤环境条件和石油污染物性质等因素制约,土壤中土著石油降解微生物常存在数量不足、活性偏低、生长缓慢等问题,导致修复效果不佳、修复周期偏长。微生物强化修复技术可有效提高微生物降解效能,通过投加具有降解效能的功能菌株或菌剂、营养物质、表面活性剂、生长基质及固定化微生物等手段,可改善提升土著微生物对石油污染土壤的修复效果。文中梳理了已报道的石油降解微生物的种类,总结了微生物修复石油污染土壤的主要影响因素,阐述了微生物强化修复石油土壤的多种有效策略,提出了微生物强化修复石油污染的未来发展方向。     

土壤中多环芳烃的微生物降解及土壤细菌种群多样性

利用室内模拟方法,研究中、低浓度多环芳烃(PAHs)污染土壤的微生物修复效果,阐明土壤微生物（接种和土著）与PAHs降解的关系.结果表明:投加PAHs高效降解菌可以促进土壤中PAHs的降解,2周内效果显著;典型PAHs降解的难易程度依据为：菲<蒽<芘<苯并(a)芘和屈;细菌种群丰度和多样性均与PAHs降解呈负相关关系,同一处理细菌种群结构随时间变化不大.对于中、低浓度PAHs原位污染土壤,增强土著菌的活性是提高土壤PAHs降解率的有效途径之一.     

环境中污染物降解基因的水平转移(HGT)及其在生物修复中的作用

水平基因转移是不同于垂直基因转移的遗传物质的交流方式.在污染环境这一特异生态环境中,降解基因的水平转移有着独特的功能与作用.研究环境中污染物降解基因在微生物间的水平转移,更深入地了解微生物种群适应污染环境的机理,对于评价污染物的环境毒理、生物可降解性以及污染环境的可修复潜力具有重要参考价值.在污染物生物修复实践中,可以通过调控降解基因的水平转移,增强污染环境中微生物的降解能力,更有效地发挥生物修复作用.文章将对环境中细菌间基因交流的机制,污染物降解基因的水平转移对微生物适应污染环境的机理、水平基因转移对代谢途径的进化及其对污染物生物修复作用的影响等方面的研究进展做一综述.     

内生菌协同宿主植物修复土壤复合污染的研究进展

土壤复合污染日益严重,危及植物生长及人类发展,寻找修复土壤复合污染的有效方法已经成为环境领域的优先事项。复合污染指同一环境中存在两种或两种以上的污染物,分为复合重金属污染、复合有机污染物污染及重金属-有机污染物复合污染。近些年发现内生菌能定殖在植物中,并且被感染的植物不会引起任何外在病症,其主要通过促进宿主植物生长,改变植物摄取污染物能力和酶促降解污染物等方法增强植物修复能力。本文综述了具有复合重金属和复合有机污染抗性的内生菌种类及其作用机制,并展望了内生菌协同宿主植物修复环境中复合污染物的研究方向。     

固定化引进菌降解土壤中芘和苯并(a)芘的效果比较

将引进菌用于有机污染土壤中芘和苯并(a)芘的生物修复,目的是使引进菌在环境工程中的利用成为可能.通过对引进的3株细菌进行固定化包埋,研究了它们对土壤中芘和苯并(a)芘的降解效果.结果表明,引进菌驯化固定后,无论是单株菌还是混合菌对污染物的降解都明显高于游离菌,与土著固定菌相比,部分引进菌具有一定的优势.通过不同时间采样点的对比分析可以看出,引进菌混合固定后对污染物的降解效果相对较好,在96 h时B61B67对芘和苯并(a)芘的降解率分别为43.49%和38.55%.     

转基因植物对有机污染物的吸收、转化和降解

有机污染物是土壤、水体和大气环境的重要污染物.利用和加强植物修复作用是控制环境污染的有效途径.近年来,一些具有修复功能的外源基因被陆续引入到植物中,使转基因植物的生物修复能力大大增强.文章介绍了植物对污染环境中有机污染物,尤其是持久性有机污染物(POPs)的吸收、转化和降解作用,阐述了转基因植物用于被污染环境修复方面的研究进展和应用前景.     

土壤重金属和有机污染物的微生物修复:生物强化和生物刺激

生物强化和生物刺激等绿色技术以其经济有效、生态友好的特性,已逐渐成为治理土壤重金属和有机污染的利器。多种细菌、真菌及混合菌群可与物理化学修复手段灵活组合,针对性开展土壤有机污染、重金属污染及复合污染修复。总结近5年代表性研究结果,讨论处理菌株的多来源筛选,其转化/降解不同类型污染物的潜力,着重其在多尺度土壤治理案例中的应用,包括实验室、温室和场地条件下的修复表现。微生物修复的复杂性不仅由于菌的生理和代谢特性差异,还表现在影响因素众多,包括非生物因素,如p H、温度、土壤类型、污染物浓度、水和有机质含量,外加碳源和氮源等生物因素,如接种量,外加菌株和原地土著菌互作,接种物存活等。指出今后联合修复思路和加强分子方法应用的研究方向。     

有机卤呼吸微生物菌群营养交互的作用机制

有机卤呼吸细菌(organohalide-respiringbacteria,OHRB)是污染场地土壤与地下水中厌氧降解及生物修复有机卤代污染物的主力军。微生物种群间的资源竞争、生长抑制、代谢交叉喂养(crossfeeding,即营养的动态交换,包括碳源、氮源、氨基酸、维生素、核苷酸、电子供体、电子受体和其他生长因子等)、水平基因转移及其他交互作用机制是群落结构稳定平衡的基础,有利于促进有机卤代污染物消减效率的最大化。本文围绕OHRB种群及与其他微生物种群间的互作机制(如交叉喂养机制、竞争机制及抑制机制等)进行了概述,并对未来互作机制的研究进行了探讨与展望,旨在为有机卤代物污染场地生物修复效率的提高提供科学理论和技术参考依据。     

固定化微生物技术修复多氯联苯污染土壤的应用前景

多氯联苯(PCBs)是一类持久性有机污染物,生物危害性极大,流入环境后易被土壤颗粒吸附而长期蓄积在土壤中.运用生物技术修复PCBs污染土壤一直是国内外学者研究的热点.其中固定化微生物技术因其独特的优势而具备了较高的开发与应用价值.本文简要评述了当前PCBs污染土壤的主要修复技术,并通过分析固定化微生物技术的特点及其在有机污染土壤修复方面的研究进展,论述了运用该技术修复PCBs污染土壤的可行性以及所面临的关键科学问题.