厌氧氨氧化体的组成、结构与功能

厌氧氨氧化(Anammox)是微生物和环境领域的研究热点之一。厌氧氨氧化菌(AnAOB)是Anammox的功能载体。不同于大部分原核微生物,AnAOB具有独特的细胞器——厌氧氨氧化体,它是进行Anammox代谢的场所。研究厌氧氨氧化体有助于探明厌氧氨氧化菌的代谢特性。本文综述了厌氧氨氧化体的组成、结构与功能,以期为从事Anammox研究的同行提供参考。     

厌氧氨氧化颗粒污泥研究进展

厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)工艺是一种新的生物脱氮技术。一经问世即得到人们青睐,现已成为废水脱氮的升级技术。厌氧氨氧化菌(Anaerobicammoniumoxidation bacteria,AnAOB)是Anammox工艺的功能之源。以颗粒污泥形态存在的AnAOB是Anammox颗粒污泥床脱氮系统的重要支柱。由于AnAOB生长缓慢且对环境条件变化敏感,Anammox脱氮系统不仅启动缓慢,而且运行极易失稳甚至崩溃。值得庆幸的是,AnAOB可自主选择、组合和固定功能菌群落而形成Anammox颗粒污泥,并通过其优良的重力沉降性能和高效的基质转化性能保障Anammox脱氮系统的持续工作。本文综述了AnAOB的种类和特性及Anammox颗粒污泥的组成、结构和功能,以期为Anammox工艺的优化和拓展提供参考。     

厌氧氨氧化菌火山口结构

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, anammox)是微生物学、地质学和环境学领域的重要反应,厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium-oxidizing bacteria, AnAOB)是厌氧氨氧化的驱动器,探明AnAOB的生物学性状对厌氧氨氧化的应用具有重要意义。火山口结构是AnAOB的标志性微观结构,也是AnAOB的重要识别特征。由于迄今没有获得AnAOB纯培养物,相关研究进展缓慢。本文对AnAOB及其所归属的浮霉状菌的火山口结构研究进展作了综述,探讨了火山口结构的形态特征、生理功能和生态意义,得出以下结论:(1) AnAOB的火山口结构均匀分布在细胞表面,其直径约5 nm;(2) AnAOB的火山口结构推测向外可连通细胞外膜和内膜,向内可与厌氧氨氧化体膜相连,对于物质转运及转化具有重要意义;(3)火山口结构具有遗传稳定性,其形成可能与鞭毛脱落相关;(4) AnAOB的火山口结构可能通过促进细胞物质交流、信息通讯等在维持其生态位稳定方面起作用。     

海洋氮循环中细菌的厌氧氨氧化

细菌厌氧氨氧化过程是在一类特殊细菌的厌氧氨氧化体内完成的以氨作为电子供体硝酸盐作为电子受体的一种新型脱氮反应.厌氧氨氧化菌的发现,改变人们对传统氮的生物地球化学循环的认识:反硝化细菌并不是大气中氮气产生的唯一生物类群.而且越来越多的证据表明,细菌厌氧氨氧化与全球的氮物质循环密切相关,估计海洋细菌的厌氧氨氧化过程占到全球海洋氮气产生的一半左右.由于氮与碳的循环密切相关,因此可以推测,细菌的厌氧氨氧化会影响大气中的二氧化碳浓度,从而对全球气候变化产生重要影响.另外,由于细菌厌氧氨氧化菌实现了氨氮的短程转化,缩短了氮素的转化过程,因此为开发更节约能源、更符合可持续发展要求的废水脱氮新技术提供了生物学基础.     

厌氧氨氧化菌群体感应系统研究

厌氧氨氧化(Anammox)是以铵为电子供体将亚硝酸盐转化为氮气的生物过程。厌氧氨氧化菌(AAOB)生理代谢和细胞结构均十分特殊,且在氮素循环中起着十分重要的作用。厌氧氨氧化已成为环境学、微生物学、海洋学等领域的研究热点。但是,至今人们未能对厌氧氨氧化菌进行纯培养,这严重限制了对厌氧氨氧化菌的深入研究。群体感应是一种普遍存在于微生物细胞之间的通讯机制,它具有根据菌群密度和周围环境变化调节基因表达,以控制细菌群体行为的功能。厌氧氨氧化菌活性的细胞密度效应和生物团聚行为与细菌中普遍存在的群体感应现象相符。探讨了厌氧氨氧化菌群体感应系统存在的可能性、工作机制及其生态学意义,以期为厌氧氨氧化菌的分离培养、团聚体培育等提供理论指导。     

厌氧氨氧化颗粒污泥聚集机制研究进展

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,anammox)工艺被认为是当前污水生物脱氮领域最经济的处理工艺,有利于实现污水处理厂的能源自给。厌氧氨氧化菌是该工艺的核心功能微生物。以厌氧氨氧化菌为主导微生物形成的厌氧氨氧化颗粒污泥具有沉速大、污泥持留能力强及对不利环境抵抗能力强等突出优势,是实现厌氧氨氧化工艺最有前景的污泥形态。本论文围绕厌氧氨氧化颗粒,介绍了厌氧氨氧化菌的特性、种类及代谢途径,综述了厌氧氨氧化颗粒污泥的形成假说及与厌氧氨氧化颗粒污泥聚集密切相关的胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)和群体感应研究现状,并对今后厌氧氨氧化颗粒的研究进行了展望,以期为后续厌氧氨氧化颗粒的研究及厌氧氨氧化颗粒工艺的优化提供参考。     

厌氧氨氧化菌的研究进展

近年来,有关厌氧氨氧化过程这一特殊的生化机制以及微生物类群的研究引起了人们的极大关注,尤其是这类微生物的生态生境可能比人们预想的范围更加广泛,因而在自然界N循环中可能具有重要意义。对这类菌结构特征、系统发育地位以及厌氧氨氧化小体和厌氧氨氧化机制的更深入认识将大大促进它们在污水处理工程中的应用。综述了近年来有关厌氧氨氧化菌的生理特性、生化机制、结构特点、生态生境以及工程应用等方面的最新进展。     

厌氧氨氧化菌驱动脱氮途径的研究进展

厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia-oxidizing bacteria, AnAOB)的代谢多样性,使得该菌群能够在海洋、湿地和陆地等不同的自然生态系统中广泛分布,甚至在一些极热和极寒环境中也检测到了该菌群的存在。本文回顾并总结了厌氧氨氧化菌在不同生态系统中的发现、分布及脱氮贡献等方面的研究,分析了厌氧氨氧化菌分布的主要环境影响因素。该综述将帮助我们更好地理解全球氮循环中厌氧氨氧化菌的实际角色和功能,并基于厌氧氨氧化(anaerobicammoniaoxidation,anammox)过程,探究能与其进行协作的新型生物脱氮工艺,以期为这些工艺的研发和推广提供生态学基础和新的思考,从而实现脱氮工艺的技术变革。     

海洋厌氧氨氧化细菌分子生态学研究进展

厌氧氨氧化细菌是能在厌氧的条件下将氨氧化为氮气的一类细菌,这类细菌执行着以前未被人们所认知的一个独特的过程--氧氨氧化过程,据估计厌氧氨氧化过程对于海洋氮气的形成有30%～50%的贡献率;海洋厌氧氨氧化细菌能与氨氧化细菌及氨氧化古菌存在潜在的耦合作用,对于海洋氮循环复杂机制的阐述有着非常重要的意义;同时海洋厌氧氨氧化细菌独特的细胞和基因组结构,也成为了解海洋细菌进化重要的模式微生物之一.本文综述了近年来国内外厌氧氨氧化细菌分子生态学方面的进展,并结合作者的工作对未来的研究进行展望.     

氨氧化微生物生态学与氮循环研究进展

氮的生物地球化学循环主要由微生物驱动,除固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用外,近年还发现厌氧氨氧化是微生物参与氮循环的一个重要过程.同时,随着宏基因组学等分子生物技术的快速发展和应用,参与氮循环的新的微生物类群--氨氧化古菌也逐渐被发现.这两个重要的发现大大改变了过去人们对氮循环的认识,就近年有关厌氧氨氧化细菌、氨氧化古菌和氨氧化细菌的生态学研究进展作一简要综述.     

The bacterial diversity in an anaerobic ammonium-oxidizing (anammox) reactor community

An anaerobic ammonium-oxidation (anammox) reactor was operated for more than 500 days and the anammox activity of the biomass in the reactor reached 0.58 kg N_total/kg VSS d. The removal ratios of NO₂⁻-N to NH₄⁺-N in both reactor and activity tests were nearly 1.1. The bacterial diversity in the reactor was investigated by analysis of 16S rRNA gene clone libraries and quantitative real-time PCR (qPCR). The analysis showed that more than half of the clones in the library were affiliated to recognized filamentous bacteria. The previously recognized anammox bacterium (AnAOB) Candidatus Kuenenia stuttgartiensis was only detected by using a Planctomycetes-specific 16S rRNA gene primer set. However, at least two different types of AnAOB were detected by the primer set targeting the hydrazine-oxidizing enzyme gene (hzo). The aerobic ammonium-oxidizing bacteria (AAOB) Nitrosomonas europaea–eutropha group, which is widely detected in oxygen-limited environments, was also found in this reactor. The result of qPCR indicated that AnAOB comprised 16% of the community population while AAOB comprised less than 1% in the reactor.     

厌氧氨氧化细菌的研究进展

厌氧氨氧化是指微生物在无氧条件下,以NO2-为电子受体,将NH4+氧化成N2的过程,该过程主要由浮霉菌门下的厌氧氨氧化细菌参与.厌氧氨氧化细菌广泛存在于海洋生态系统、淡水生态系统、陆地生态系统及其他一些特殊生境中,其在废水生物脱氮和地球氮循环中扮演着重要角色.本文从厌氧氨氧化细菌的发现历程、种类、特性、代谢途径、分布、...     

2014厌氧氨氧化专刊序言

厌氧氨氧化是环境微生物领域的重要发现,在废水生物脱氮和地球氮素循环中具有重大作用。为了反映近年来国内外厌氧氨氧化研究的一些重要进展,组织出版了"厌氧氨氧化专刊"。本期专刊包括综述和研究论文两部分,内容涉及厌氧氨氧化的菌群富集、菌群分析、菌种保藏、碳源影响、工艺应用、优化对策等。     

Comparative study of nuclear and cytoplasmic glycogen isolated from mutant HD33 ascites cells

Mutant cells of the HD33 subline of the Ehrlich-Lettré ascites tumor synthesize and store glycogen mainly intranuclearly, when growing in vivo, and exclusively in the cytoplasm, when permanently cultivated as a suspension cell strain. To investigate whether there exist differences between glycogen of nuclear and cytoplasmic origin, the ultrastructure and the biophysical and biochemical properties of glycogen from in vivo and in vitro grown HD33 ascites cells were compared. Pronounced heterogeneity and differences in glycogen particle ultrastructure were evident in situ and after isolation of the native, high-molecular polysaccharide. Nuclear glycogen contains a fraction of heavier molecules (up to 2 X 10(9)) and larger particles (up to 340 nm) which could not be found in the cytoplasmic preparations, which contained only particles smaller than 140 nm. The subparticles of beta-type are similar in both nuclear and cytoplasmic glycogen. The absorption spectra and glucose analysis after degradation with phosphorylase and debranching enzyme indicate that nuclear glycogen has a higher degree of branching, associated with a decrease in the average chain length between the branching points, and shorter external polyglucosidic chains than cytoplasmic glycogen. This is the first report about the analysis and properties of isolated nuclear glycogen.     

Enhanced frequency of karyogamy in electrofusion of yeast protoplasts by means of preceding G1 arrest

Abstract The cellular glycogen pool and nitrate reductase activity were measured in the cyanobacterium Phormidium uncinatum after infection with cyanophage LPP-1, under both light and dark conditions. While dark incubation of the cyanobacterium reduced the glycogen level, the nitrate reductase (NR) activity remained almost unchanged. Furthermore, cyanophage multiplication enhances cellular glycogen level and NR activity in both illuminated and dark-incubated cyanobacterial cultures. Cyanophage-mediated increase in host nitrate assimilation appears to support the high protein demand for its reproductive cycle.     

基于数据库分析不同类型生境中厌氧氨氧化细菌的多样性分布特征

【目的】厌氧氨氧化过程是一种能在厌氧条件下氧化NH4+同时还原NO2–或者NO3–生成N2的过程,是氮素循环过程的重要途径之一。厌氧氨氧化过程由厌氧氨氧化细菌催化完成,目前通过分子生物学的手段已证实了厌氧氨氧化细菌存在于多种类型的生境中,本文对厌氧氨氧化细菌在不同类型生境中的多样性分布规律进行了系统分析。【方法】基于NCBI数据库中厌氧氨氧化细菌的16SrRNA基因序列,利用Mothur分析平台系统分析了厌氧氨氧化细菌在不同生境中的多样性分布规律和特征。【结果】分析表明,海洋环境中Ca. Scalindua属的厌氧氨氧化细菌占绝对主导;淡水和农业土壤中Ca. Brocadia属的厌氧氨氧化细菌占优势;工程系统中普遍存在Ca. Brocadia和Ca. Kuenenia属的厌氧氨氧化细菌;而湿地和河口环境中厌氧氨氧化细菌多样性最高,Ca. Scalindua、Ca. Brocadia和Ca. Kuenenia属的厌氧氨氧化细菌均有较高的相对丰度,显示出了陆地与海洋交汇的显著特征。【结论】本研究系统展示了不同的生境中厌氧氨氧化细菌的多样性群落结构生境分布特征,表明环境特征差异直接影响了厌氧氨氧化细菌的种群分布和系统演化。     

Glycogen phosphorylase <Emphasis Type="Italic">b</Emphasis> and phosphorylase kinase binding to glycogen under molecular crowding conditions. Inhibitory effect of FAD

Dynamic light scattering was used to study the interaction of phosphorylase kinase (PhK) and glycogen phos-phorylase b (Phb) from rabbit skeletal muscle with glycogen under molecular crowding conditions arising from the presence of 1 M trimethylamine N-oxide and at physiological ionic strength. The mean value of hydrodynamic radius of the initial glycogen particles was 52 nm. Crowding stimulated Phb and PhK combined binding on glycogen particles. Two-stage character of PhK binding to glycogen particles containing adsorbed Phb was found in the presence of the crowding agent. At the initial stage, limited size particles with hydrodynamic radius of ～220 nm are formed, whereas the second stage is accompanied by linear growth of hydrodynamic radius. Flavin adenine dinucleotide (FAD) selectively inhibited PhK binding at the second stage. The data indicate that in the first stage Phb is involved in PhK binding by glycogen particles containing adsorbed Phb, whereas PhK binding in the second stage does not involve Phb.