《微生物生态学》

微生物生态学是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。本书的内容包括五个方面：（ｌ）正常自然环境中微生物的分布、分布规律、微生物的代谢及其对环境的影响,环境因素对这些代谢的影响,微生物与微生物之间、微生物与其他生物之间的相互关系。（２）极端环境中微生物的种类和分布,生命机理和这些微生物在工农业生产中的应用。（３）污染环境中的微生物学,其中包括污染物对微生物的毒性,某些微生物对有机和无机污染物的抗性,微生物对污染物的转化和降解作用,污染物转化和降解作用与微生物质粒和染色体基因的相…     

信号分子ppGpp与微生物环境适应性

微生物能感知环境胁迫信号,通过触发严谨反应对生长速率进行调节,并通过一系列代谢调控,使细胞能在不利环境中生存。高度磷酸化的鸟苷四/五磷酸ppGpp/pppGpp（文中以ppGpp统称）作为信号分子对微生物生理具有广泛的调节作用,至今仍是微生物学研究热点之一。ppGpp对于微生物适应高温、高压等环境起到了积极的作用。综述了信号分子ppGpp合成降解机制及其调控微生物适应性方面的研究进展。     

影响重组工程菌发酵产率的因素

随着分子生物学对表达外源基因的重组工程菌的研究的不断深入以及重组ＤＮＡ技术的发展,为我们更科学而不是经验地研究重组工程菌的发酵规律提供了理论基础。但有关微生物生理与质粒拷贝数、质粒稳定性和外源基因表达之间相互关系的研究还较少。本文重点综述了质粒拷贝数、质粒稳定性及外源基因表达水平等因素及环境条件对发酵过程中目标产物产率的影响,同时探讨了在工程菌发酵中以上因素的控制方法。     

微生物对低温极端环境适应性的研究进展

嗜冷微生物是地球寒冷环境中最主要的生物类群,并且是驱动全球生物地球化学循环的关键环节。嗜冷微生物在适应策略上显示出应对多种极端环境因素的巨大潜力,研究其适应和进化机制有助于更好地理解微生物与环境之间相互作用过程,并有效利用极端环境微生物资源。近年来,随着分子生物学和基因组学技术的高速发展,对微生物适应寒冷环境的机制及嗜冷微生物在指示气候变化和工农业应用方面均有一系列的突破。在此,本文将从基因组的GC含量、蛋白质稳定性、转录翻译调控、细胞膜流动性、渗透压调节、抗氧化损失和基因组适应性进化等方面总结当前在微生物适应低温环境机制上所取得的进展,并展望低温环境微生物在指示气候变化和工农业应用中的前景。     

重组微生物生理学

重组微生物生理学主要研究外源基因与宿主的相互作用以及细胞生理状态对这种相互作用的影响。宿主与外源基因的相互作用可发生在复制、分配、表达、代谢等各种水平,主要的分子机制为核酸-核酸、核酸-蛋白质的相互作用,一些小分子化合物可作为信号或效应子参与大分子的相互作用。重组微生物生理学研究主要包括下列三方面工作:1.噬菌体、质粒与宿主的相互作用以及基因工程菌中目的基因的复制、分配和表达规律。2.微生物响答系统的响答及适应的分子机制及其对外源基因调控的影响。3.细胞生长速率对宿主基因和外源基因调控的影响。这些工作融合了分子水平和细胞水平的研究,模糊了分子生物学和生理学的界限,成为基因工程的理论基础之一。美国微生物学会自1987年起把重组微生物生理学列为年会的一个独立专题。 外源基因与宿主的相互作用 噬菌体和质粒等染色体外基因与宿主基因处于一种依赖、互补和竞争的复杂关系。     

微生物岩稀土元素恢复古海洋环境的研究综述

沉积岩中的稀土元素组成特征对于解释古海水稀土元素来源和海水地球化学演化有重要意义。海洋无机成因和生物成因的矿物在保存古海水稀土元素信息方面都存在各种问题。由于微生物岩是由微生物的诱导矿化作用形成的,早期研究认为它是能够记录古海水稀土元素信号最可靠的地质载体之一。但最新研究发现,成岩作用和陆源碎屑输入也能够引起微生物岩稀土元素组成的变化,由此可能导致古环境解释出现错误。然而,非海水控制因素对微生物岩稀土元素组成的影响还不清楚,也缺乏系统的研究,这使得微生物岩稀土元素指示古环境的可靠性受到质疑。如何从微生物岩中提取真实可靠的古海水稀土元素信号是研究的主题之一,这对于解决古海水稀土元素随时间演化的问题,理解生物与环境的协同演化都具有重要意义。     

微生物群体效应信号分子研究进展

微生物细胞通过分泌可溶性小分子控制群体行为,获得生存优势的行为称为群体效应（Quorum sensing）。单细胞微生物利用群体效应获得多细胞生物的功能,从而提高自身在环境中的竞争力。信号分子是微生物发挥群体效应、进行信息交流的关键因子。信号分子普遍存在于各类微生物群体中,其结构、性质与功能存在巨大的种属差异,对信号分子进行全面的研究将有助于更加深入地了解和利用微生物群体效应。本文主要对群体效应信号分子在种类、结构、来源以及功能等方面的研究进展进行介绍。     

细菌双组分信号转导系统

细菌能感应外界环境各种不同信号,调控菌体内相关基因表达,以适应不断变化的环境。其中双组分信号转导系统广泛存在于各种原核生物中,其基本结构为一个组氨酸蛋白激酶和一个反应调节蛋白。由于双组分系统在结构和作用机制上与人类细胞的信号转导系统有本质的不同,因而在抗微生物感染方面有着诱人的应用前景。     

海水混养池塘虾蛤肠道与养殖环境的微生物多样性

【背景】海水混养池塘环境微生物以及动物肠道微生物的群落结构已有研究,但对混养环境中多品种动物肠道与环境微生物群落的关系尚未见报道。【目的】研究海水虾蛤混养环境中微生物多样性以及与养殖动物健康之间的关系。【方法】采用Illumina高通量测序技术测定冬季莆田市北江养殖区2个混养池塘中水体、底泥以及虾蛤肠道的菌群结构。【结果】同一池塘水体与底泥之间、不同池塘水体或底泥之间的微生物结构存在一定的差异;同一养殖区2个混养池塘虾与蛤肠道微生物结构之间具有极高的相似性,与养殖环境存在显著的差异。微生物多样性和丰富度差异很大,表现出底泥水体肠道;虾蛤肠道微生物以厚壁细菌和γ-变形细菌为主;池塘水体以放线菌、α-变形细菌以及拟杆菌为主,底泥以γ-变形细菌和δ-变形细菌为主。养殖动物肠道微生物主要优势种为乳球菌属和假单胞菌属,池塘环境内存在较高丰度的黄杆菌类潜在致病菌,而在虾和蛤的肠道中基本未检出。2个池塘底泥硫还原细菌含量较高,增加了底质产生硫化氢等有害物质的风险。【结论】比较混养池塘中水体、底泥以及虾蛤肠道三者之间微生物群落结构的差异,揭示虾、贝混养模式微生物与养殖环境的关系,为池塘养殖虾、贝疾病防治和混养结构的优化提供参考。     

微生物及其质粒在环境中的传播

抗菌素抗性基因可作为阐明环境微生物间遗传物质自然传播的一种模型。这些基因因为易于识别,并且在人、畜和农业病害的防治上具有医学意义而引人注目。分子生物学与流行病学数据已揭示,这些基因在自然界中惊人地以多种形式发生交流。微生物间的遗传交换细菌可通过质粒和转座子进行部分DNA交换。质粒本身即使不能在新的寄主中存活,也能将它所编码的一个或多个基因引入该寄主。这些基因可由转座子携带,从进入的质粒跳跃到新寄主的染色体上或者该寄主本身具有的质粒上。这样,该固有质粒或者染色体就获得     

黄脊竹蝗种群肠道微生物的多样性分析

昆虫肠道微生物是昆虫与自然环境互作的直接反应者。为探究不同地区黄脊竹蝗Ceracris kiangsu Tsai肠道微生物多样性和性别及环境因子的关系,本研究利用Illumina NovaSeq测序平台对新入侵地区和国内常发地区的黄脊竹蝗肠道微生物进行16S rDNA基因测序和分析。结果表明,地理位置和性别对黄脊竹蝗肠道菌群均存在影响,其中地理位置影响最为显著,其次为性别因素。通过Beta多样性分析发现采自湖南省邵阳市新宁县和云南省普洱市江城县的黄脊竹蝗肠道微生物差异性最大,3个地区不同性别样品的肠道菌群只有属水平组成和丰富具有显著差异。其中,湖南省益阳市桃江县的雌、雄样品优势菌属分别为乳球菌属Lactococcus（9.0%）和肠杆菌属Enterobacter（5.9%）,云南省普洱市江城县的雌、雄样品优势菌属均为肠杆菌属（27.9%、27.0%）,湖南省邵阳市新宁县的雌、雄样品优势菌属分别为肠杆菌属（29.9%）和乳球菌（12.0%）。所选取的8个环境因素中蒸发量、相对湿度和平均气压可能会影响黄脊竹蝗的肠道菌群多样性。研究结果从共生微生物和环境因子角度解析了黄脊竹蝗的环境适应性,为研制地理溯源技术和开发微生物制剂提供了科学依据。     

微生物固定化及其在环境污染治理中的应用研究进展

微生物固定化技术广泛应用于食品、轻化以及环保领域,其具有微生物密度高、生物活性好、环境适应性强、可反复利用等优点。本文对微生物固定化技术进行了概述,并通过典型案例重点阐释了其在水、土和大气等环境污染治理领域的应用进展。在水环境中,固定化载体可为不同类型微生物提供生存微环境和各自所需的生态位,提高了系统负荷和处理效能;在土壤环境中,其重要作用在于提高土壤中污染物的生物有效性,从而提升微生物修复效果;空气污染治理领域则更注重载体的机械强度及气液传质能力的提高。本文比较总结了微生物固定化技术在不同环境治理领域中的应用特点和优势,以期为今后的环境污染治理提供一定的参考。     

节杆菌环境适应性的基因组学研究进展

节杆菌分布广泛,能适应多种环境条件,而且多数节杆菌具有营养多功能性,能降解多种环境污染物,因而受到人们的广泛关注。近年来,随着多株节杆菌基因组的测序完成,人们对节杆菌环境适应性的分子机制有了全面的认识。基因组学研究结果表明,节杆菌在σ因子、氧化应激、渗透应激、饥饿应激、温度应激等胁迫应激反应相关基因方面的特点使其能够在多种环境条件下生存。本文挑选部分具有代表性的节杆菌基因组学研究,对其环境适应性的基因组学基础进行综述,以期为利用节杆菌进行环境污染修复提供理论基础,并为其它细菌的环境适应性机制研究提供参考。     

Conjugative plasmids: vessels of the communal gene pool

Comparative whole-genome analyses have demonstrated that horizontal gene transfer (HGT) provides a significant contribution to prokaryotic genome innovation. The evolution of specific prokaryotes is therefore tightly linked to the environment in which they live and the communal pool of genes available within that environment. Here we use the term supergenome to describe the set of all genes that a prokaryotic ‘individual’ can draw on within a particular environmental setting. Conjugative plasmids can be considered particularly successful entities within the communal pool, which have enabled HGT over large taxonomic distances. These plasmids are collections of discrete regions of genes that function as ‘backbone modules’ to undertake different aspects of overall plasmid maintenance and propagation. Conjugative plasmids often carry suites of ‘accessory elements’ that contribute adaptive traits to the hosts and, potentially, other resident prokaryotes within specific environmental niches. Insight into the evolution of plasmid modules therefore contributes to our knowledge of gene dissemination and evolution within prokaryotic communities. This communal pool provides the prokaryotes with an important mechanistic framework for obtaining adaptability and functional diversity that alleviates the need for large genomes of specialized ‘private genes’.     

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。     

Genetic exchange between bacteria in the environment.

Nucleotide sequence analysis, and more recently whole genome analysis, shows that bacterial evolution has often proceeded by horizontal gene flow between different species and genera. In bacteria, gene transfer takes place by transformation, transduction, or conjugation and this review examines the roles of these gene transfer processes, between different bacteria, in a wide variety of ecological niches in the natural environment. This knowledge is necessary for our understanding of plasmid evolution and ecology, as well as for risk assessment. The rise and spread of multiple antibiotic resistance plasmids in medically important bacteria are consequences of intergeneric gene transfer coupled to the selective pressures posed by the increasing use and misuse of antibiotics in medicine and animal feedstuffs. Similarly, the evolution of degradative plasmids is a response to the increasing presence of xenobiotic pollutants in soil and water. Finally, our understanding of the role of horizontal gene transfer in the environment is essential for the evaluation of the possible consequences of the deliberate environmental release of natural or recombinant bacteria for agricultural and bioremediation purposes.     

微生物胞外活性氧的产生及其促进有机污染物降解的研究进展

生物法处理是环境中有机污染物去除的主要途径,具有费用低、环境影响小等特点,其不足之处在于所需处理时间长,尤其当有机污染物难降解时,处理时间长达数十年甚至数百年.胞外活性氧(extracellular reactive oxygen species,EROS)是微生物代谢时产生的一类含氧活性基团,对难降解有机物的生物降解...     

Microbial degradation of sulfur, nitrogen and oxygen heterocycles

Sulfur (S), nitrogen (N) and oxygen (O) heterocycles are among the most potent environmental pollutants. Microbial degradation of these pollutants is attracting more and more attention because such bioprocesses are environmentally friendly. The biotechnological potential of these processes is being investigated, for example, to achieve better sulfur removal by immobilized biocatalysts with magnetite nanoparticles or by solvent-tolerant bacteria, and to obtain valuable intermediates from these heterocycles. Other recent advances have demonstrated the mechanisms of angular dioxygenation of nitrogen heterocycles by microbes. However, these technologies are not yet available for large-scale applications so future research must investigate proper modifications for industrial applications of these processes. This review focuses on recent progress in understanding how microbes degrade S, N and O heterocycles.     

农户对生态环境变化的适应能力及驱动因子——以内蒙古自治区杭锦旗为例

适应性研究是全球变化科学研究的重点领域,其核心宗旨在于提高适应能力。采用主成分分析法,通过构建农户生态环境变化适应能力测量指标体系,对位于库布其沙漠的杭锦旗不同区域和不同生计类型农户对生态环境变化的适应能力进行了定量评价与对比分析,并就农户对生态环境变化适应能力的主要驱动因子进行了探析。结果表明:(1)杭锦旗农户对生态环境变化的适应能力处于较低的水平。其中,南部梁外区农户对生态环境变化的适应能力高于北部沿河区;兼业型农户对生态环境变化的适应能力高于纯农户和非农户。(2)农户对生态环境变化适应能力的驱动因子,由主到次依次为:人力能力及生计多样化程度、耕地及物质财富拥有状况、生态环境意识、基础设施条件和农户从事畜牧业的状况。在此基础上,提出了提高杭锦旗农户生态环境变化适应能力的政策建议。     

Biota and abiotic environment in the Westerschelde estuary

An estuary such as the Westerschelde is a highly dynamic environment, both on an ecological time scale where climatic and hydrodynamic forces, mainly the tides, shape a very variable environment and on a geological, evolutionary time scale, since estuaries are young and very unstable habitats.Low species diversity and high adaptability of the resident animal and plant populations are characteristic of estuarine habitats where large fluctuations in submersion, salinity, temperature etc. occur. The existing biota are therefore resilient to environmental stress and effects of the important influx of anorganic and organic pollutants from the river Schelde and its tributaries on the biota in the estuary are not easy to detect.Although water movement and sedimentation patterns in the Westerschelde are relatively well known, there exists little information on important ecological processes such as primary production and heterotrophic metabolism in the estuary.Contribution no. 405 of the Delta Institute, Yerseke.