嗜麦芽窄食单胞菌在环保和农业生产上的应用

嗜麦芽窄食单胞菌广泛分布于大自然各种环境中,它的氧化代谢系统能够有效降解烷烃及多环芳香烃污染物并将其降解,同时该菌还具有吸附重金属的能力。嗜麦芽窄食单胞菌是典型的植物促生菌,能够分泌多种酶类、抗菌素和生长素等代谢产物,促进植物生长,防控真菌病害,抑制线虫生长。嗜麦芽窄食单胞菌的这些特性在环境污染治理、农林生产方面都有较大应用价值。通过综述嗜麦芽窄食单胞菌生物除污和植物促生的作用及机理,为嗜麦芽窄食单胞菌的进一步研究和应用提供参考依据。     

全氟辛烷磺酰胺降解菌的分离、鉴定和降解特性

【背景】全氟烷基和多氟烷基物质(per-and poly-fluoroalkyl substances,PFAS)是一类具有高表面活性、热稳定性、化学稳定性和疏水疏油性的难降解有机污染物。其长距离迁移性、极高的环境持久性和生物蓄积性给生态环境和生物体带来了严重的危害。【目的】从吉林石化公司污水处理厂水样中筛选获得以全氟辛烷磺酰胺(perfluorooctane sulfonamide,PFOSA)为唯一碳源生长的降解菌,并分析其降解特性及机理。【方法】以PFOSA为唯一碳源,通过富集、筛选、分离和纯化,从污水中筛选出PFOSA好氧降解菌,通过形态学观察、16S r RNA基因和全基因组测序分析对菌株进行鉴定,并采用三重四级杆液质联用仪分别对PFOSA的降解率和降解产物进行分析。【结果】筛选得到一株PFOSA好氧降解细菌C11,经形态学观察、16S r RNA基因序列分析和全基因组测序分析,初步鉴定该菌为睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)。经单因素优化试验发现,在培养温度为30℃、初始p H值为7.0、PFOSA初始浓度为30 mg/L的降解条件下,菌株C1...     

利用宏基因组学技术分析煤层水中细菌多样性

煤层气是一种重要的能源资源,有生物成因和热成因两种类型。生物成因煤层气是在煤层微生物的作用下形成的。本研究通过向煤层气井中注入培养基,采用宏基因组学技术对煤层水中细菌菌群的组成多样性进行分析。结果表明,在培养基注入前后,煤层水中微生物均具有较丰富的多样性,注入前丛毛单胞菌科、甲基球菌科、假单胞菌科、鞘氨醇单胞菌科和嗜甲基菌科的微生物为优势菌种。注入3个月后,优势菌种主要为链球菌科、丛毛单胞菌科、嗜甲基菌科和红环菌科。注入6个月后,红环菌科和甲基球菌科的丰度最高。主成分分析显示,红环菌科、甲基球菌科、弯曲杆菌科、鞘氨醇单胞菌科、假单胞菌科、丛毛单胞菌科、嗜甲基菌科和链球菌科8个科的微生物对生物成气过程有重要影响。细菌菌群的ɑ多样性从chao1、ACE、Shannon、npS hannon和Simpson指数进行分析,结果显示,培养基的注入能显著增加物种的多样性。本研究结果为解析煤层生物成气过程中微生物的动态变化提供了依据。     

不同土壤细菌种群结构对氯嘧磺隆胁迫的响应及降解菌系的获得

应用PCR-DGGE、DNA测序等方法,在室内驯化条件下研究了8种来源于中国不同地区土壤样品细菌种群结构对氯嘧磺隆胁迫的响应。结果表明:在氯嘧磺隆100～500mg·L-1浓度梯度下,土壤细菌群落组成有明显的更迭现象,多样性发生明显变化,驯化至10周,绝大部分细菌种群消失,样品的细菌种群结构趋于简单并呈现趋同效应;DNA测序结果表明,在驯化第10周可培养Methylophilus sp.、Beta proteobacterium、uncultured bacterium成为优势菌属,所获细菌种群出现的16个优势种群中有10个与已知的具有有机污染物降解功能和有机污染环境修复功能细菌的相似性大于97%;其中5个与嗜甲基菌16S rDNA部分序列相似性达98%以上。获得了一组对氯嘧磺隆具有降解作用的细菌菌系,可在5d内将100mg·L-1氯嘧磺隆降解67%;其主要组成为嗜甲基菌属(Methylophilus sp.)、丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)、鞘酯杆菌属(Sphingobacterium sp.)和嗜氢菌属(Hydrogenophi-lus sp.)。     

生物转化对甲基苯甲酸合成对苯二甲酸的研究

在单加氧酶和脱氢酶系的作用下,睾丸酮丛毛单胞菌DSM6577以对甲基苯甲酸（p-TOL）为唯一碳源,生物催化生成对苯二甲酸（PTA）,并对其细胞生长、底物代谢和产物生成过程进行了研究。结果表明,底物在8h内即可完全代谢,但检测到产物的生成需要更长的时间。     

聚乳酸材料在不同土壤环境中生物降解的菌群结构分析

【目的】评价聚乳酸(Polylactic acid,PLA)材料在不同土壤环境中自然降解的效果,通过对3种不同土壤菌群结构的分析,找到能够对聚乳酸材料有降解作用的优势菌群。【方法】通过扫描电镜、断裂拉伸强度和CO2释放量测定来评价3种土壤对PLA材料的降解效果,并运用高通量测序技术,对3种土壤细菌群落进行基因组测序分析,检测3个样本细菌群落的差异性。【结果】PLA材料在沼泽地、芒果林地和稻田中的生物降解率分别为13.7%、10.6%和4.5%。3种土壤的样品分别获得11 110、11 236和8 848个OTU,共涉及细菌域的9个主要门和16个主要科。其中沼泽地土壤的微生物群落丰富度和多样性最高,稻田土壤最低。【结论】结合土壤的降解效果,土壤中生物群落丰富度和多样性越高,对PLA材料的降解作用越好。同时变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是降解聚乳酸材料的优势菌群。在科水平上,黄杆菌科(Flavobacteriaceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和噬纤维菌科(Cytophagaceae)的微生物对聚乳酸材料的降解最有潜力。这一研究成果为能有效降解聚乳酸材料的微生物资源的开发提供了理论依据。     

睾丸酮丛毛单胞菌对羊草根际土壤PAHs降解及细菌群落结构的影响

探究睾丸酮丛毛单胞菌 (Comamonas testosteroni,C.t) 联合羊草修复多环芳烃 (Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs) 污染土壤过程中,羊草根际土PAHs降解及根际微生物的变化。用气相色谱-质谱法 (GC-MS)检测C.t联合羊草时根际PAHs的降解,通过高通量测序技术测定羊草根际土壤细菌群落及多样性,采用冗余分析及网络分析评价PAHs降解与细菌群落组分之间的相关性,用PICRUSt软件预测PAHs降解潜力。结果表明,C.t的接入在修复后期 (60–120 d) 促进PAHs降解,使羊草根际细菌丰富度、多样性以及细菌与PAHs的相关性发生改变,并且提高了羊草根际PAHs的降解潜力。C.t主要通过影响变形菌门属水平中鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、MND1和Nordella,放线菌门属水平上红色杆菌 (Rubrobacter) 和Gaiella,酸杆菌门属水平中RB41以及拟杆菌门中黄杆菌 (Flavobacterium),从而加快羊草根际土中萘 (Nap)、菲 (Phe)、苯并芘 (BaP) 3种PAHs的降解。研究以期为C.t联合植物降解土壤PAHs污染提供理论依据,为微生物联合植物修复土壤PAHs提供新的微生物选择。     

植物-微生物联合对环境有机污染物降解的研究进展

环境中有机污染物的过量积累对生态系统及人类健康造成严重威胁。近年来,许多学者研究发现植物-微生物联合作用对环境中有机污染物的去除及生态系统的修复具有非常显著的效果。本文主要从植物-内生菌、植物-菌根菌以及植物-根际微生物这三个层面详细阐述植物-微生物联合降解有机污染物的研究现状,分析植物-微生物在联合降解中的作用,揭示植物-微生物联合降解的机理。但就目前而言,植物-微生物联合降解有机污染物仍存在许多问题,植物-微生物联合降解有机污染物的机理及生态学效应仍不清楚。因此,还需要进一步探讨其潜在作用机制并加强应用实践,这将有助于污染生态系统的治理,促进环境可持续发展。     

大莲湖池杉林湿地土壤可培养细菌的分离与鉴定

采用牛肉膏蛋白胨培养基培养,从大莲湖池杉林土壤中共分离得到20个菌落形态不同的菌株。通过对这些菌株的形态、培养特征、生理生化特征的研究以及16S rDNA序列分析,初步确定这些菌株分别属于假单胞菌属(Pseudomonas)、芽胞杆菌属(Bacillus)、红球菌属(Rhodococcus)、北里孢菌属(Kitasatosporia)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacte-rium)和丛毛单胞菌属(Comamonas)等9个属细菌。其中芽胞杆菌属和不动杆菌属细菌是优势菌,分离到的红球菌属、北里孢菌属、鞘氨醇杆菌属和丛毛单胞菌属细菌在国内湿地土壤中报道较少。     

红裸须摇蚊幼虫肠道可培养细菌多样性及耐受重金属功能初步研究

红裸须摇蚊Propsilocerus akamusi为华北地区常见耐污种,广泛分布于各种水体中。本研究采用传统培养法对4龄红裸须摇蚊幼虫肠道内细菌种类进行分离,利用16S rRNA基因序列分析比对,结合菌落形态、系统进化分析等方法进一步鉴定菌株种类,同时探究可培养菌株对重金属（铜、镍）的耐受情况。结果表明,红裸须摇蚊幼虫在重金属铜暴露下的24 h-LC50、48 h-LC50、72 h-LC50、96 h-LC50分别为6304.86、403.59、29.33以及14.43 mmol/L,在重金属镍暴露下的24 h-LC50、48 h-LC50、72 h-LC50、96 h-LC50分别为339.52、182.18、102.59以及60.94 mmol/L。利用LB、NA、BHI、MC 4种培养基,从幼虫肠道分离纯化到16种不同遗传型细菌,分属2门 9科16属,其中优势菌门为变形菌门Proteobacteria。另外,丛毛单胞菌科Comamonadaceae丛毛单胞菌属Comamonas丛毛单胞菌Comamonas sp.对重金属铜和镍有良好耐受性。通过研究红裸须摇蚊幼虫肠道可培养细菌群落组成以及重金属胁迫下摇蚊幼虫肠道细菌群落生长情况,可为水生昆虫肠道菌群资源库的开发提供了一定的思路,也可为筛选出具备重金属代谢功能的细菌资源奠定基础。     

In vitro studies on degradation of synthetic dye mixture by Comamonas sp. VS-MH2 and evaluation of its efficacy using simulated microcosm

Reactive azo dyes are considered as one of the most detrimental pollutants from industrial effluents and therefore their biodegradation is receiving constant scientific consideration. A bacterial isolate VS-MH2, originating from dye contaminated sites of Gujarat, India, was exploited for its ability to degrade a synthetic dye mixture (SDM) (comprising of four azo reactive dyes) under static conditions. The identification of the isolate by 16S rRNA gene sequencing revealed it to be Comamonas sp. The biodegradation of the SDM was analyzed by UV-vis spectroscopy, IR spectroscopy and GC-MS analysis. The isolate showed high metabolic activity towards SDM and degraded it completely (100 mg L(-1)) within 30 h at pH 7 and 35 °C. Simulated microcosm studies in the presence and absence of indigenous microflora confirmed the ability of Comamonas sp. VS-MH2 for dye degradation and to colonize the soil. This is the first investigation reporting the degradation of SDM by Comamonas sp. under simulated soil microcosms.     

合成生物学在环境修复中的应用

环境问题是21世纪人类面临的最严重的挑战。随着现代工农业飞速发展,生态环境日益恶化,难降解污染物如新兴污染物逐渐显现,已成为制约社会经济可持续发展的重要因素。微生物具有强大的环境修复能力,但是其进化速度远不及新兴污染物出现的速度,亟需应用合成生物学的技术来解决这一难题。在充分认识难降解有机污染物微生物降解(途径)特性的基础上,利用我国丰富的微生物与基因资源,运用合成生物学的手段,定向设计和改造现有降解菌株,构建能够降解一种或多种污染物的工程菌株;同时针对复合型污染,如废水等,在建立典型有机污染物代谢、调控和抗逆相关基因元件的模块库基础上,引入人工菌群等策略,对生物系统进行理性设计和组装,构建典型环境污染物的高效降解菌群,可有效促进我国新兴污染物微生物分解代谢的研究,为环境修复的工程应用提供技术支持。     

药物类新污染物的微生物降解机制研究进展

环境微生物作为自然界中主要的分解者蕴含着丰富的遗传和代谢多样性,在有机污染物降解中发挥着重要作用。药物被持续不断地释放到环境中,其环境暴露、环境风险和对人体健康的潜在影响已得到广泛关注。研究药物在环境中的微生物降解过程对于药物的环境命运、药物的环境风险评估和药物污染去除技术的开发等具有重要价值。本文重点综述了目前环境中常检出药物的微生物降解途径及其分子机理,总结了目前药物微生物降解研究领域的进展,最后探讨了药物的微生物降解领域未来的研究趋势。     

细菌对环境污染物的趋化性及其在生物修复中的作用

细菌对有机化合物的降解能力是一种利用碳源和能源的优势,这种能力可以用来设计安全、有效和无二次污染的污染物的生物修复系统。趋化性是细菌适应外界化学环境变化而作出的行为反应,是一种寻找碳源和能源的优势。细菌的趋化性能够增强细菌在自然环境中的降解污染物的效果,细菌的趋化性与降解性之间的关系研究已经成为热点。介绍了细菌的趋化性的基本概念和趋化信号转导的机制,重点讨论了细菌对环境污染化合物的趋化性,从基因水平揭示了趋化性与降解性之间的紧密联系,认为趋化性可以有效地促进降解性细菌对污染物的生物修复作用。     

Structural insight into the dioxygenation of nitroarene compounds: the crystal structure of nitrobenzene dioxygenase

Nitroaromatic compounds are used extensively in many industrial processes and have been released into the environment where they are considered environmental pollutants. Nitroaromatic compounds, in general, are resistant to oxidative attack due to the electron-withdrawing nature of the nitro groups and the stability of the benzene ring. However, the bacterium Comamonas sp. strain JS765 can grow with nitrobenzene as a sole source of carbon, nitrogen and energy. Biodegradation is initiated by the nitrobenzene dioxygenase (NBDO) system. We have determined the structure of NBDO, which has a hetero-hexameric structure similar to that of several other Rieske non-heme iron dioxygenases. The catalytic subunit contains a Rieske iron-sulfur center and an active-site mononuclear iron atom. The structures of complexes with substrates nitrobenzene and 3-nitrotoluene reveal the structural basis for its activity with nitroarenes. The substrate pocket contains an asparagine residue that forms a hydrogen bond to the nitro-group of the substrate, and orients the substrate in relation to the active-site mononuclear iron atom, positioning the molecule for oxidation at the nitro-substituted carbon.     

环状RNA及其在生态毒理学研究中的应用进展

环状RNA（circular RNAs,circRNAs）是一类共价闭合环状非编码RNA,具有进化上保守、结构上稳定、组织特异性表达等特点。CircRNAs可作为miRNAs海绵影响其对基因的调控,还可与RNA结合蛋白（RNA binding proteins,RBPs）相互作用,也有研究表明某些circRNAs还具有被翻译成蛋白质的潜能。CircRNAs已被证实对某些疾病具有特异性、稳定性和调节功能,如癌症、糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病等,其可作为潜在的诊断、预后生物标志物和治疗靶点。最近,有研究发现circRNAs参与了环境化学污染物诱导的毒性效应发生及发展的过程。目前,生态毒理学研究中评价环境化学污染物和毒效应之间关系的毒性终点通常会受遗传多态性和表观遗传学影响,考虑到经环境化学污染物暴露后生物体内circRNAs差异性表达的现象,或许在生态毒理学研究中circRNAs也有作为生物标志物的可能性。基于此,对circRNAs的生物合成与降解、生物学功能、分析方法及其目前在生态毒理学研究中的应用展开综述,并对其作为分子生物标志物在环境污染物暴露早期诊断和生态风险评价中的应用进行了展望,以期为生态毒理学研究和环境风险评价提供参考。     

The Expression and Diversity of Catalases in Isolates of Genus Comamonas in Response to the Oxidative Stress of a Polluted Environment

We have evaluated the role of monofunctional heme-containing catalase encoded by cat-1 gene from the soil bacterium Comamonas terrigena N3H in the response to various forms of oxidative stress. Our results indicate that this constitutively expressed catalase represents the major source for the defence of Comamonas terrigena cells against toxic peroxides but the cells can express also a second form of catalase that is bigger and its regulation is probably more complicated. The sequence analysis confirmed the presence of highly conserved catalase sequence motifs in two environmental strains of Comamonas terrigena but in those strains that were not exposed to oxidative stress, no such sequence motif could be detected. The results obtained underline the importance of catalase expression in the defence mechanism against oxidative stress in bacterial cells.     

Influence of water chemistry and environmental degradation on macroinvertebrate assemblages in a river basin in south-east Brazil

Benthic macroinvertebrate assemblages, water chemistry variables and environmental degradation were investigated in an Atlantic Forest region in Brazil. Seven sites of the Guapimirim river basin were studied during three sampling periods based on the rain regime: end of wet season (May 1998), dry season (August 1998), and wet season (January 1999). Four substrates were collected at each site: sand, stony substrates, litter in pool areas and litter in riffle areas. Relationships between macroinvertebrate assemblages, water chemistry variables and environmental degradation were examined using canonical correspondence analysis (CCA). According to CCA, concentrations of dissolved oxygen and chloride, and the environmental degradation, measured by the Riparian Channel Environment index, exhibited the strongest relationship to macroinvertebrate assemblages. Overall, the loss of community diversity measured by the Shannon Index along the degradation gradient was observed. Some taxa were shown to be sensitive to water pollution, especially among Plecoptera, Trichoptera, Coleoptera and some Ephemeroptera, while others such as Simuliidae, Odonata and molluscs were tolerant to moderate levels of pollutants. The Chironomidae were the only group tolerant to a high level of pollutants and degradation.     

丛枝菌根对有机污染土壤的修复作用及机理

丛枝菌根(AM)是丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系相互作用的互惠共生体,能改良土壤结构,增强植物抗性.自然界中已知的AMF有170多种,分布广泛,且可与大多数植物共生.利用AM修复有机污染土壤正成为一个崭新的研究方向.本文综述了AM对多环芳烃、酞酸脂、石油和农药等一些典型有机污染物污染土壤的修复作用.AM修复有机污染土壤的机理主要包括:AMF代谢有机污染物;AM分泌酶,降解污染物;AM影响根系分泌作用,并促进根际微生物对有机污染物的降解;AMF宿主植物吸收积累污染物.AM修复研究中,高效AMF的筛选、复合菌种效应、土壤老化、AM作用下植物对有机污染物的吸收积累等几方面仍有待于深入研究.