不同成熟度煤样产甲烷潜力

摘要:【目的】评估不同类型煤炭生物降解转化为甲烷的潜力,研究原位煤层的微生物群落结构特征。【方法】分别在原位模拟、补加烃降解产甲烷菌系和补加碳源下厌氧培养煤样,利用气相色谱监测甲烷产生趋势,及高通量测序技术研究原位煤层的细菌和古菌群落。【结果】10个样品中有3个高成熟度煤样可以被厌氧降解转化为甲烷。通过生物强化和添加外源底物可以促进HF煤样的产甲烷潜力。其中SL 煤样中的古菌类群主要是氢营养型产甲烷菌Methanoculleus和乙酸营养型产甲烷菌Methanosaeta为主,细菌类群主要 属于Firmicutes(54.4%)、Proteobacteria(30.9%)、未培养微生物(10.8%)、Caldiserica(1.5%)及Thermotogae(1.3%)。【结论】不同成熟度煤样降解产气潜力不同,在部分原位煤层中可能存在参与烃降解与甲烷产生的功能菌。     

T-RFLP分析厌氧真菌传代频率对共存产甲烷菌菌群的影响

【目的】建立瘤胃产甲烷菌T-RFLP多样性分析方法,并研究厌氧真菌与产甲烷菌共培养液在不同时间传代对共存产甲烷菌菌群的影响。【方法】利用产甲烷菌mcrA基因特异性引物PCR扩增后,选择合适内切酶对扩增产物进行内切,分析内切后末端片段长度多态性,测定共培养液在不同传代频率时共存产甲烷菌多样性的变化。【结果】利用Msp I内切酶分析发现,末端片段长度约为470 bp的产甲烷菌为共培养液中的优势甲烷菌,共培养液传代至第15代时,片段长度约为130 bp和200 bp的产甲烷菌也成为共培养中的优势菌株;比较发现,Taq I能更好地内切共培养液中甲烷菌mcrA基因序列,瘤胃内容物及3 d传代共培养液中产甲烷菌主要为末端片段长度约为70、100、200、270、300、330和470 bp的菌株,共培养液在体外传代培养过程中,末端片段长度约为70、100、270和470 bp的产甲烷菌变化更为显著。Taq I比较分析不同传代频率(3、5和7 d)对共培养液中产甲烷菌菌群结构的影响表明,3 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群与瘤胃内容物较为相似,而5 d和7 d传代的共培养液中产甲烷菌菌群间差异较小,但与瘤胃内容物差异较大,导致不同传代频率的共培养液中产甲烷菌菌群间显著差异的最主要菌株为末端片段长度约为100 bp的产甲烷菌,其次为末端片段长度约为70 bp和270 bp的产甲烷菌。【结论】利用建立的快速可行的瘤胃产甲烷菌T-RFLP方法分析表明,传代频率显著影响厌氧真菌与产甲烷菌共培养液中产甲烷菌的菌群结构,3 d传代共培养液内产甲烷菌菌群与瘤胃内容物更相似。     

嗜酸产甲烷菌及其在厌氧处理中的应用

产甲烷菌在自然界碳素循环过程中发挥着重要作用.酸性泥炭沼泽环境中存在着多种未知的产甲烷古菌,其中嗜酸产甲烷菌因其特殊的生长代谢特征近年来引起学者的广泛关注.若将嗜酸产甲烷菌应用于高浓度有机废物或废水的厌氧消化过程中,可从本质上克服因酸积累造成的产甲烷抑制,减少运行成本,扩展厌氧消化处理技术的应用范围.本文综述了嗜酸产甲烷菌的富集分离培养方法、生理生化特性、代谢特征及相关分子生物学研究等内容,并对其在厌氧处理中的应用前景进行了分析和展望,提出了未来研究的方向.     

嗜冷产甲烷菌及其在废水厌氧处理中的应用

嗜冷产甲烷菌对于自然界的碳素循环具有非常重要的意义,近年来引起了国内外学者的广泛关注.利用嗜冷产甲烷菌实现低温厌氧生物处理过程,可从本质上突破低温厌氧工艺的技术瓶颈,进而大大拓展厌氧生物处理技术的应用范围并降低废水处理的成本.本文针对研究者广泛关注的热点问题,从分离培养及生理生化特性、适冷机制和分子生物学研究几个方面,对嗜冷产甲烷菌的研究进展进行了全面的综述,并对其在低温厌氧生物处理技术中的应用前景进行了分析和展望.     

宏基因组学技术在反刍动物瘤胃微生态系统上的应用研究进展

微生物在自然界中广泛存在,除土壤和水中的微生物最多外,其次在农业畜牧业中反刍动物的瘤胃微生态系统中的微生物中所占比例最多。反刍动物瘤胃微生物由于种类繁多,数量巨大,微生物区系之间关系非常复杂,它们之间寄生共生,共同影响宿主的生长发育和机体代谢,所以是反刍动物营养学研究的热点之一。随着分子生物学技术的发展,宏基因组学技术帮助我们揭开了瘤胃微生物群落的真实面貌,有助于挖掘瘤胃微生物基因库并筛选其中的功能基因,使人们对反刍动物瘤胃微生物群落的研究更加方便、透彻。本文综述了近些年应用宏基因组学技术在反刍动物瘤胃微生态群落系统的应用,旨在对瘤胃微生物功能特征进行更深入的研究,为畜牧科学生产及微生物发酵等相关领域的研究提供科学指导。     

未培养真菌分离培养方法初探

据估计自然界中真菌有220万到380万种,目前已经描述的真菌仅约12万种,不超过总数的8%。大量基于高通量测序的研究显示,自然环境中蕴藏的真菌多样性可能远远超出我们的预估。然而基于传统的分离培养技术的研究中,大量真菌却因难以获得纯培养而未被认知。因此探索新的真菌分离技术有助于提高我们对自然界中真菌多样性的认识,并获得可供开发利用的全新生物遗传资源。本研究以淡水湖底泥为调查对象,从优化培养条件和原位培养两个方面探索未培养真菌的分离培养方法,并与传统培养方法及免培养的高通量测序结果比较,评估各方法的分离效果。结果显示,低温分离显著影响获得的真菌组成,有利于嗜冷真菌的获得;无论在4℃低温还是25℃常温条件下,在培养基中添加维生素都能显著提高分离获得的真菌多样性,在属级水平上提高比例分别高达207%和81%。相较于传统25℃稀释平板法,基于分离芯片技术的原位培养在分离纯化效率、未知真菌捕获率以及物种多样性和均匀度等方面具有显著优势,显示原位培养技术在未来真菌分离培养中可能具有极大应用前景。     

奶牛瘤胃中牛链球菌的分离鉴定

采用厌氧分离技术从奶牛瘤胃中分离出1株细菌,通过对其形态、培养特性、生理生化特性、16S rRNA基因序列测定与同源性分析等研究,确定分离菌株为牛链球菌（Streptococcus bovis）,为进一步研究其对瘤胃发酵的影响奠定了基础。     

近10年瘤胃微生物分离培养研究进展

瘤胃微生物的研究一直是反刍动物营养研究的重点领域,自20世纪中期以来,大量参与营养代谢的微生物被从瘤胃中分离和认识.当代,尽管分子生物学方法越来越广泛的应用于瘤胃微生物的研究,但传统的分离纯培养的研究方法,因能够获得新的微生物菌种,便于微生物生理功能与代谢的研究,仍具有不可或缺的作用.本文综述了2001年至2011年间中国知网和PubMed数据库中通过纯培养方法从瘤胃中分离微生物菌株(包括新属、种或首次从瘤胃中分离)的相关文献,并展示了这些微生物的形态和发酵特征,同时总结了瘤胃微生物的全基因组信息,旨在为今后瘤胃微生物的研究提供参考菌种和信息.     

口腔未培养微生物分离培养策略的研究进展

口腔微生物是人体微生物组的重要组成部分,其群落组成丰富且独特。现有研究显示,口腔微生物与龋病、牙周炎等口腔健康问题有直接的联系,因而具有重要的研究价值。随着高通量测序技术的发展,人们对口腔中未培养微生物多样性的认识不断加深,这进一步催生对微生物分离培养技术需求的增加。为此,本文将围绕口腔未培养微生物及其分离培养策略的研究进展,首先介绍口腔中未培养微生物的研究现状;其次分析口腔微生物分离培养中可能的限制因素;最后综述微生物分离培养技术发展及其在口腔未培养微生物研究中的应用。全文旨在为口腔未培养微生物的分离培养提供思路和技术参考。     

利用元基因组学方法从瘤胃中筛选的功能酶及酶基因研究进展

瘤胃微生物群落是一个复杂、庞大的生物体系,其生物多样性极为丰富,蕴藏着巨大的基因和生态资源,是酶制剂开发的重要宝库。元基因组学方法避免了微生物培养条件的限制,通过直接对未培养微生物进行DNA提取、基因筛选与表达,从而不断扩大自然界中的基因数据库,为新型生物催化剂的开发及筛选提供了可能。对元基因组学技术及利用此技术从瘤胃中筛选的功能酶类及酶基因的研究进展进行了综述。     

瘤胃模拟技术在反刍动物营养中的应用

瘤胃模拟技术是利用体外法研究动物营养与代谢的一项重要技术,主要分为批次培养法和连续培养法,且应用广泛。本文就人工瘤胃模拟技术的分类及其近几年来在国内外饲料营养价值评定、饲料组合效应评价、饲料添加剂瘤胃发酵特性评定等动物营养领域的研究应用进展进行了综述,以期为同行进行相关研究提供参考。     

广西水牛瘤胃中的细菌多样性

[目的]了解广西水牛瘤胃中细菌的组成及其可能的降解纤维素细菌的主要类群。[方法]提取水牛瘤胃内容物和高效降解滤纸的水牛瘤胃内容物的富集培养物的宏基因组DNA,以宏基因组DNA为模板,扩增16S rRNA基因序列,构建该两种样品的细菌的16S rRNA基因文库。通过对16S rRNA基因序列的分析,了解这两种样品的细菌群体种类及数量。 [结果] 水牛瘤胃内容物与其富集培养物中均主要含有LGCGPB (low G+C Gram-Positive Bacteria)、CFB (Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides)两大类菌群和少数的螺旋体菌（Spirochaetes）,且LGCGPB所占的比例都是最高的,LGCGPB在水牛瘤胃内容物细菌中的比例为56.66%,而在富集培养物细菌中的比例升高为73.33%。在水牛瘤胃内容物中,丝状杆菌（Fibrobacteres）占3.33%,但在富集培养物中未被检测到。而在富集培养物中占13.33%的变形杆菌（Proteobacteria）,在水牛瘤胃内容物中未被检测到。本研究还发现了分类地位尚未明确的一菌群（R46）。[结论]细菌类群LGCGPB、Proteobacteria可能在水牛瘤胃中的纤维素降解过程中起重要作用。此外,水牛瘤胃中的细菌组成和牦牛、牛、羊瘤胃中的细菌组成较相似但比例有所不同。     

海洋宏基因组学研究进展

宏基因组学作为研究微生物种群生态分布、群体遗传特征和基因相互作用的新兴学科,在未培养微生物资源的开发利用上取得了突破性进展,已成为海洋等极端环境中分离与鉴定新型工业酶制剂的有效工具。综述海洋宏基因组学研究进展,以及宏基因组学领域中如新一代测序技术等,以期为从海洋环境中开发具有工业潜力和应用价值的新型生物催化剂提供参考。     

动物胃肠道微生物元基因组学研究进展

动物胃肠道中寄居着庞大复杂的微生物,它们对宿主营养、健康和生产有着重要的作用.随着分子生物学的发展,未培养微生物的研究越来越被重视,宏基因组学方法研究胃肠道微生物不仅能了解未培养微生物多样性,还能获得微生物的遗传、代谢和生理等方面的信息.探讨了元基因组文库的构建和分析方法,并重点介绍了元基因组学在动物胃肠道尤其是反刍动物瘤胃微生物研究中的应用.     

瘤胃中木质纤维素降解菌及降解酶基因的研究进展

摘要：反刍动物瘤胃是公认的木质纤维素高效降解的天然反应器,对瘤胃微生物的研究成为开发生物能源的热点领域之一。其研究手段已经从传统的依赖分离培养从瘤胃中获得木质纤维素降解菌,并对降解菌中的木质纤维素降解酶逐一分析,发展到通过基因组/元基因组技术,直接从瘤胃中发现获得大量新的木质纤维素降解酶基因/基因簇,进而探讨其降解的分子机理。已有的研究结果表明,瘤胃微生物降解木质纤维素的过程非常复杂,其中涉及到大量不同种类的微生物、酶及基因/基因簇,随着新分析技术的建立和完善,对这些微生物、酶和基因的研究已取得了诸多进展。本论文综述报道了近期有关该方向的研究进展。     

黄酒贮存酸败关键微生物的分离鉴定

【背景】贮存陈酿是黄酒生产的重要工艺环节,但由于黄酒中营养物质含量丰富,贮存陈酿过程中时常出现酸败变质的现象,尤其是在大罐的陈酿过程中酸败的发生对黄酒行业造成较大的经济损失。【目的】解析黄酒贮存陈酿过程中造成黄酒酸败的关键微生物,为黄酒贮存酸败微生物的控制提供依据。【方法】采用高通量测序技术分析不同来源酸败黄酒中的主要微生物种类;设计针对性培养基分离培养酸败黄酒中的难培养微生物;设计微生物特异性引物,对16S r RNA基因高度相似的酸败微生物进行区分鉴定;将分离的黄酒酸败微生物接入到未发生酸败的黄酒中验证其生酸能力。【结果】高通量测序技术分析结果显示,酸败黄酒中污染微生物主要为乳酸杆菌属(丰度95%)微生物,在种水平上分析比对结果显示两种难培养微生物[耐酸乳杆菌(Lactobacillus acetotolerans)和食果糖乳杆菌(Lactobacillus fructivorans)]的相对丰度达到了82%以上;采用改进的分离培养基分离出酸败黄酒中的难培养污染微生物36株;利用耐酸乳杆菌rec A基因和食果糖乳杆菌tuf基因的特异性引物准确鉴定出这些微生物菌株为28株耐酸乳杆菌和8株食果糖乳杆菌;将两种主要酸败微生物接入到未发生酸败的黄酒中,培养2周后能够显著提高黄酒酸度。【结论】基于高通量测序的未培养技术可作为食品中难培养污染微生物快速分析的有效方法。基于未培养技术和可培养技术相结合,首次解析并验证黄酒贮存过程中造成黄酒酸败的主要微生物为耐酸乳杆菌和食果糖乳杆菌。     

微生物组学的技术和方法及其应用

微生物组是指一个特定环境或生态系统中全部微生物及其遗传信息的集合, 其蕴藏着极为丰富的微生物资源。全面系统地解析微生物组的结构和功能, 将为解决人类面临的能源、生态环境、工农业生产和人体健康等重大问题带来新思路。然而, 微生物组学研究在很大程度上取决于其技术与方法的发展。在高通量测序技术出现以前, 微生物研究主要基于分离培养和指纹图谱等技术, 然而, 由于这些技术存在的缺陷, 人们对于微生物的认识十分有限。自21世纪初以来, 尽管高通量测序和质谱技术的革命性突破极大地促进了人们对于微生物的认识, 微生物组学技术在微生物组研究中的应用仍面临着诸多挑战。此外, 目前微生物组的结构和多样性等描述性研究已臻成熟, 微生物组学研究正处于从数量到质量、从结构到功能的关键转变时期。因此, 该文首先介绍了微生物组学的基本概念及其发展简史, 其次简述了微生物组学研究的相关技术和方法及其发展历程, 并进一步阐述了微生物组学的技术和方法在生态学研究中的应用及存在的主要问题, 最后从技术、理论和应用层面阐述了未来微生物组学技术和方法发展的前沿方向, 并提出了今后微生物组学研究的优先发展领域。     

菌种类型及EDTA二钠用量对生物甲烷生成的影响

采用平板分离和培养瓶厌氧技术,结合PCR扩增技术,以沙曲矿煤为发酵基底,中泰矿业和沙曲矿井水及白腐菌为菌种来源,进行产甲烷菌培养实验,并添加不同浓度梯度的EDTA二钠,进行产甲烷菌培养实验,测定实验结束后的产甲烷量。实验证明:中泰矿业矿井水中有产甲烷菌的存在,而沙曲矿井水在含反硝化菌和pH偏高的情况下,抑制了产甲烷菌的生长。同等条件下沙曲矿批次实验中没有甲烷气体的产生,而中泰矿业的有气体产出,适宜浓度的EDTA二钠浓度会显著提高产气量,EDTA二钠用量为1.0 g/L时,中泰矿井水CH4产率达到最大,为10.0 mL/g煤,反应后溶液的pH值明显增高。     

油藏微生物及其在石油工业中的应用

油藏是一种特殊环境,其高温、高压、高矿化度、无氧、多孔介质及其流体等因素对微生物的存活及生长繁殖都会产生明显影响。油藏极端环境对微生物群落结构组成和数量也会有大的影响。该文介绍了与微生物采油关系紧密的微生物群落的生理生化特征及其多样性。主要有烃降解菌、发酵菌、硫酸盐还原菌及产甲烷菌。还介绍了激活本源微生物和筛选外源微生物在提高石油采收率方面的应用。最后就分子生物技术在研究油藏中可培养微生物和未培养微生物中的应用进行了讨论。     

瘤胃木质纤维素降解菌及降解酶基因的研究进展

反刍动物瘤胃是公认的木质纤维素高效降解的天然反应器,对瘤胃微生物的研究已成为开发生物能源的热点领域之一。目前的研究手段已经从传统的依赖分离培养从瘤胃中获得木质纤维素降解菌,并对降解菌中的木质纤维素降解酶逐一分析,发展到通过基因组/元基因组学技术,直接从瘤胃中发现并获得大量新的木质纤维素降解酶基因/基因簇,进而探讨其降解的分子机理。已有的研究结果表明,瘤胃微生物降解木质纤维素的过程非常复杂,涉及大量不同种类的微生物及基因/基因簇,随着新分析技术的建立和完善,对这些微生物和基因的研究已取得了诸多进展。本论文综述了近期有关该方向的研究进展。