内蒙古高原典型草原区河漫滩湿地植物群落退化表征

草原区河流河漫滩草甸是生物多样性表现最充分和生物生产力最高的地段, 但由于过度放牧利用, 绝大部分草甸处于退化状态。该文以锡林河流域中游的河漫滩草甸为研究对象, 比较分析了围封保育湿地与放牧退化湿地的群落组成、地上生物量, 以及共有植物种的植株高度、节间长、叶长、叶宽, 土壤含水量、容重, 群落地下根量及根的分布, 土壤微生物生物量碳、氮的变化。结果表明: 1)放牧使得湿地植物群落优势种发生变化, 原有湿生植物逐渐向旱生化转变, 同时地上及地下生物量明显降低。2)退化湿地的植物呈现显著小型化现象。3)放牧退化湿地的土壤含水量较围封保育湿地低, 其垂直分布及地下根的垂直分布也发生变化。在低河漫滩, 土壤水分随土层的增加而增加, 根量也趋于深层化。但在高河漫滩湿地, 土壤含水量接近典型草原, 根未出现深层化分布趋势。4)放牧践踏引起土壤容重和土壤紧实度增加。5)放牧使得低河漫滩湿地土壤微生物生物量增加, 而在过渡区及高河漫滩湿地, 放牧使得土壤微生物生物量碳、氮含量显著降低。     

除草剂的微生物降解研究进展

微生物降解是环境中农药消解的重要因素,分离筛选纯培养的农药降解微生物并阐述其降解机制为微生物修复环境的应用提供重要的菌株资源和理论依据。本文简述了广泛使用的8类除草剂(包括有机磷类、磺酰脲类、氯乙酰胺类、均三嗪类、芳氧基苯氧基丙酸酯类、苯氧乙酸类、二硝基苯胺类和硫代氨基甲酸酯类除草剂)的降解微生物资源及其降解途径和降解基因的研究进展,并分析了目前除草剂污染修复存在的问题及未来的发展方向。     

Mineralization of 2,4,6-trinitrophenol (picric acid): Characterization and phylogenetic identification of microbial strains

Four bacterial strains that use picric acid as their sole carbon and energy source were isolated. Mineralization of¹⁴C-UL-picric acid showed that up to 65% of the radioactivity was released as¹⁴CO₂. HPLC and UV/Vis spectral analyses indicated complete degradation of picric acid by these organisms. HPLC and LC/MS analyses showed transient formation of 2,4-dinitrophenol during picric acid degradation. Degradation of picric acid was concomitant with stoichiometric release of three moles of nitrite per mole of picric acid. The four picric acid degraders were identified as close relatives ofNocardioides simplex (ATCC 6946) based on their small subunit (16S) rRNA gene sequences.This is contribution 7167 from Central Research & Development, Dupont Co, Wilmington, DE 19880, USA     

含氧杂环及其衍生物的生物降解研究进展

含氧杂环化合物（Oxygen heterocycles）是污染环境中常见的一类难降解有机污染物,具有毒性和致癌特性,其所引发的环境问题受到人们广泛关注。本文综述了典型含氧单杂环化合物四氢呋喃、1,4-二氧六环以及含氧稠杂环化合物二苯并呋喃、二苯并对二噁英的生物降解研究进展,主要包括降解菌降解性能、降解途径和降解相关基因。此外,本文还对二噁英类衍生物的研究现状进行了讨论,并展望了含氧杂环及二噁英类衍生物生物降解的未来研究方向。     

混合菌群DBFC对二苯并呋喃的降解特性及其代谢途径

[目的] 二苯并呋喃（DBF）是研究多环芳烃降解过程的模式化合物,研究其代谢过程和代谢途径对于阐明多环芳烃的代谢机制有重要意义。[方法] 从辽河河口区石油污染土壤中筛选到1个高效降解DBF的混合菌群DBFC。提取总DNA对菌群的生物多样性进行分析,通过稀释涂布平板法对菌株进行分离纯化。通过测定OD₆₀₀的吸收值对混合菌群的最适生长条件进行研究。在最适生长条件下研究底物浓度、底物谱、营养物质及表面活性剂对菌群降解效率的影响。利用超高分辨质谱检测混合菌群降解DBF的中间代谢物质,并推测其代谢途径。[结果] 生物多样性分析表明该混合菌群的组成为类芽孢杆菌（84.06%）、无色杆菌（8.17%）、假单胞菌（0.77%）、其他菌株（2.13%）。分离得到苍白杆菌、无色杆菌、寡养单胞菌和细杆菌。生长测定结果显示苍白杆菌、无色杆菌、寡养单胞菌和细杆菌均不能在DBF培养基中生长。混合菌群DBFC的最适生长条件为30℃、pH 8.0。在该条件下,混合菌群DBFC能将1.0 g/L的DBF在8 d内完全降解。在DBF浓度1.0 g/L条件下,混合菌群DBFC的最大降解速率为0.031 mmol/（L·h）。在培养基中添加葡萄糖、酵母粉和蛋白胨能将菌群降解DBF的效率分别提高1.38倍、1.14倍和1.24倍。在培养基中添加十二烷基磺酸钠或Triton-X-100能够抑制混合菌群降解DBF的效率。利用超高分辨质谱检测到4种中间代谢物质（2,2'',3-三羟基联苯、2,4-已二烯酸、龙胆酸和水杨酸）,并推测了DBF代谢途径。[结论] 本研究分离到高效DBF降解菌群,该菌群能在碱性（pH 8.0）条件下完全降解DBF,为该类污染物的原位修复提供优良菌系;利用超高分辨质谱分析得到了DBF降解途径,为该类物质的混合菌群代谢研究提供了参考。     

环境内分泌干扰物雌激素的微生物降解研究进展

雌激素是一类重要的环境内分泌干扰物。微生物降解是一种去除环境雌激素与进行环境修复的最绿色、环保、经济的方法。本文从分析雌激素的主要来源和危害、归纳国内外已报道的雌激素降解菌、总结雌激素降解的相关基因和组学研究进展、阐述雌激素的降解通路和降解机制这4个方面,概括阐述了环境雌激素的微生物降解作用,并对未来雌激素降解研究的主要内容与方向提出展望。     

黄河源区不同退化程度高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系研究

近些年来,气候暖干化和过度放牧导致黄河源区高寒草原发生明显退化,严重影响了当地畜牧业和环境的可持续发展。退化后,植被群落生产力、物种多样性和土壤因子之间相互作用、相互影响,使生态系统持续恶化。以往的研究中研究人员对退化后群落生产力和物种多样性关系关注较多,但对退化过程中土壤要素变化的重视程度往往不够。因此,探究不同退化程度下高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系对于认识高寒草地退化过程及退化草地恢复具有重要现实意义。在黄河源区采用空间分布代替时间演替的方法,根据植被和土壤特征选取了未退化到严重退化5个退化梯度,探讨不同退化程度下高寒草原群落生产力、物种多样性和土壤特性及其关系。结果表明：1）随着退化程度的加剧,群落地上和地下生物量均呈先稳定后降低的趋势,在轻度退化阶段达到最大值,重度和严重退化阶段显著降低;2）Shannon-Wiener多样性指数在轻度和中度退化阶段显著增加了20%和15%（P=0.025和P=0.039）,均匀度指数从未退化到重度退化变化不明显,严重退化阶段物种多样性指数均显著降低;3）土壤水分、各深度土壤有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮均呈先稳定后降低的变化规律,土壤容重随着退化程度的加剧而显著增加;4）群落生物量、物种多样性与土壤养分呈正相关关系,与土壤容重呈负相关关系,冗余分析结果显示土壤容重、硝态氮、有机碳是退化过程中驱动植被因子变化的主要因素。因此,针对不同退化阶段采取不同的恢复治理措施,尤其是改善土壤养分和物理性质,同时对中度和重度退化两个关键阶段应该给予更多的关注。     

细菌降解萘、菲的代谢途径及相关基因的研究进展

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一类在环境中广泛存在的具有毒性的污染物,微生物降解是其在自然界中降解的主要途径,因而尤为重要。随着研究的深入,关于微生物降解PAHs的分子降解机制、途径等的认识逐渐积累。以下对细菌降解萘、菲的研究进展进行了概述,介绍了萘的水杨酸降解途径,菲的水杨酸、邻苯二甲酸及其他降解途径,同时也包括降解过程中涉及的降解基因簇,如nah-like、phn、phd、nid和nag等以及细菌在PAHs胁迫条件下其他相关基因的表达与调节等方面的最新进展。这些进展可为降解菌株的分子及遗传机制研究提供理论依据,将促进通过基因工程优化降解菌、更有效地检测PAHs环境污染及实现PAHs污染的生物修复。     

Accelerated Degradation of Fenamiphos and Its Metabolites in Soil Previously Treated with Fenamiphos

The degradation of fenamiphos, fenamiphos sulfoxide, and fenamiphos sulfone was determined in a greenhouse experiment using autoclaved and nonautoclaved soil from field plots treated or not treated with fenamiphos. Fenamiphos degradation and formation of fenamiphos sulfoxide was faster in uonautoclaved soil than in autoclaved soil. In nonautoclaved soil, previous exposure to fenamiphos was associated with increased rate of degradation of fenamiphos snlfoxide. Fenamiphos total toxic residue degraded more rapidly in nonautoclaved soil previously exposed to fenamiphos than in nonautoclaved soil never exposed to fenamiphos. This accelerated degradation was due to more rapid degradation of fenamiphos sulfoxide and appears to be biologically mediated.     

氯代脂肪烃生物与非生物共促降解机制研究进展

氯代脂肪烃(Chlorinated aliphatic hydrocarbons,CAHs)具有高毒性、高富集性、高环境残留的特点和致癌、致畸、致突变效应,对人体健康和生态环境造成了严重危害。CAHs降解是生物和非生物过程共同作用的结果,存在多种交互作用,明晰CAHs的生物与非生物共促降解机制对于强化CAHs污染场地修复具有重要意义。文中首先对CAHs降解方式进行了分类介绍,按照还原脱氯、好氧共代谢和直接氧化三种方式总结了影响CAHs降解的典型生物与非生物降解因子。从共促降解的角度出发,系统分析并提出了诱导降解机制和协同降解机制,并对基于共促机制强化CAHs降解的工程应用与存在的技术局限进行了综述和分析,最后对未来的发展方向进行了展望。     

细菌降解双酚类化合物的分子机制研究进展

双酚类化合物(bisphenols,BPs)作为工业原料及药物和个人护理品的重要成分之一,在自然界中广泛分布。BPs作为类雌性激素造成的生态风险已成为全球备受关注的环境问题之一。研究人员使用不同方式分离得到菌株或菌群,尝试对BPs进行无害化降解,目前已取得了一些重要的研究进展。本文对近年来细菌降解BPs的相关研究进行了系统梳理,重点关注以双酚A(bisphenol A,BPA)为典型BPs的细菌降解,总结不同路径中的关键作用基因,讨论相同路径中酶的差异及作用方式,并分析其对BPA的降解效果。本文也简要总结了双酚S(bisphenolS,BPS)和其他BPs的细菌降解研究情况。通过总结讨论现有成果,分析细菌降解BPs中尚需深入研究的内容,探寻未来BPs细菌降解机理及应用的研究方向。     

基因工程技术在降解农药中的应用

综述了基因重组、原生质体融合、外源基因、降解酶和固相反应器等基因工程技术在降解农药中的研究及应用进展,提出了几种高效降解农药的基因工程菌的构建策略和构建手段。     

Isolation of Rhodococcus rhodochrous NCIMB13064 derivatives with new biodegradative abilities

Abstract Rhodococcus rhodochrous NCIMB 13064 can dehalogenate and utilise a number of halogenated aliphatic compounds as sole carbon and energy source. Mutants of NCIMB13064 can be easily isolated with an enlarged range of 1-chloroalkane utilising ability. Dehalogenation of 1-chlorononane, 1-chlorodecane and short-chain 1-chloroalkanes (C₃-C₈) is encoded by the same plasmid pRTL1. However, a different genetic element(s) is required for the dehalogenation of 3-chloropropionic acid. Two derivatives (P200 and P400) of R. rhodochrous NCIMB 13064 were isolated which had acquired the ability to utilise naphthalene as sole carbon and energy source. Both strains lost the ability to utilise short-chain 1-chloroalkanes and underwent some rearrangements associated with pRTLl plasmid.     

Utilization of pyrazine-2-carboxamide and pyrazine-2-carboxylic acid by Pseudomonas fluorescens UK-1

Abstract Pseudomonas fluorescens strain UK-1 is capable to convert pyrazine-2-carboxamide to pyrazine-2-carboxylic acid and the latter to pyrazine. The resulting product can be detected in the growth medium. Glucose greatly enhanced the degradation. However, the cells survived and degraded the compounds also in the absence of glucose but very slowly. The utilization of a pyrazine compound and the appearance of its splitting product in the growth medium was followed as a function of time. The degradation products of unsubstituted pyrazine could not be detected.     

地膜降解途径及机理研究进展

我国地膜使用量已占农业塑料薄膜使用量的半数以上,其大规模使用在带来巨大经济价值的同时也造成了“白色污染”,残膜难回收、难降解,直接影响土壤的再生能力。本文综述了我国地膜使用现状及其降解方面的研究进展,分别对地膜降解的生物与非生物途径和机理进行了概括,重点分析了非生物降解途径中光催化、金属离子掺杂等对聚烯烃降解的协同效应,以及生物降解途径中不同来源的菌和酶对聚烯烃降解效率的影响,并展望未来发展出更为高效的地膜降解方式,为后续地膜降解及环境中微塑料的降解研究提供参考。     

Augmentation of a Microbial Consortium for Enhanced Polylactide (PLA) Degradation

Bioplastics are eco-friendly and derived from renewable biomass sources. Innovation in recycling methods will tackle some of the critical issues facing the acceptance of bioplastics. Polylactic acid (PLA) is the commonly used and well-studied bioplastic that is presumed to be biodegradable. Considering their demand and use in near future, exploration for microbes capable of bioplastic degradation has high potential. Four PLA degrading strains were isolated and identified as Penicillium chrysogenum, Cladosporium sphaerospermum, Serratia marcescens and Rhodotorula mucilaginosa. A consortium of above strains degraded 44 % (w/w) PLA in 30 days time in laboratory conditions. Subsequently, the microbial consortium employed effectively for PLA composting.

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.1007/s12088-015-0559-z) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

Effects of biochar amendment on the sorption and degradation of atrazine in different soils

ABSTRACT

Sugarcane top-derived biochar was added to an alluvial soil, a moist soil and a paddy soil at the rate of 0.2% and 0.5% (w/w). After the addition of 0.2% and 0.5% biochar, the sorption coefficients (K_d) of atrazine (Ce = 10 mg L^?1) were increased by 26.97% and 79.58%, respectively, in the moist soil with a low level of total organic carbon (TOC), while it increased by 31.43% and 60.06%, respectively, in the paddy soil with a high TOC content. The half-time persistence values of atrazine in the alluvial soil, moist soil and paddy soil were 28.18, 23.74 and 39.84 d, respectively. In the 0.2% biochar amended soils, the corresponding half-times of atrazine for the alluvial soil, moist soil and paddy soil were extended by 10.33, 11.81 and 1.42 d, and they were prolonged by 16.83, 17.52 and 14.74 d, respectively, in the 0.5% biochar amended soils. Atrazine degradation products (deisopropylatrazine and desethylatrazine) decreased after they accumulated to 3.2 and 1 mg kg^?1, respectively. Generally, increasing sorption was accompanied by decreasing degradation of atrazine which is found in biochar-amended soils.     

有机磷酸酯阻燃剂/增塑剂的生物降解及其机制研究进展

有机磷酸酯(Organophosphate Esters,OPEs)阻燃剂/塑化剂对人类有潜在的健康风险并且广泛分布在各种环境介质中,为应对OPEs带来的挑战,绿色、高效的生物降解方式成为了当前的研究热点。文章目的是叙述目前已知的OPEs的生物降解过程及机制,主要围绕TBP、TPHP这2种热点OPEs来描述生物降解途径及其中间产物。综合来看,生物降解OPEs的主要途径是通过水解作用、羟基化作用或者甲氧基化作用来实现的,在降解过程中细胞色素P450起关键作用,最终多数降解菌能够将OPEs矿化为无机磷酸盐及其他小分子化合物,能够实现对环境的无害化。     

聚丙交酯-乙交酯降解研究进展

本文从分子量、孔径大小和孔径率、力学性能等方面介绍了研究聚丙交酯-乙交酯降解行为的方法,综述了聚丙交酯-乙交酯的化学水解机理和酶催化水解机理,影响聚丙交酯-乙交酯降解速率的内外因素,并比较了聚丙交酯-乙交酯体内外降解的异同,对未来聚丙交酯-乙交酯降解研究的方向提出了展望。     

复合菌对十溴联苯醚的降解特性研究

【目的】利用6株十溴联苯醚(decabromodiphenyl ether, BDE-209)降解细菌，探究复合菌对BDE-209的降解特性和降解路径，为BDE-209污染环境的生物修复提供科学依据。【方法】利用高效液相色谱法测定BDE-209的浓度，通过液相色谱-质谱联用仪分析鉴定BDE-209降解产物。【结果】短芽孢杆菌属(Achromobacter sp.) M1和无色杆菌属(Achromobacter sp.) M2的组合对BDE-209的降解效果最好，在30 ℃、pH值7.0、接种量15%的条件下，120 h后10 mg/L BDE-209的降解效率可达87.7%。相比于单一菌株，复合菌M(1+2)可以更有效、更快地降解BDE-209。在0.5-10 mg/L范围内，复合菌M(1+2)对BDE-209的降解率随着BDE-209初始浓度的增大而增大。通过液相色谱-质谱联用仪(liquid chromatograph-mass spectrometer, LC-MS)检测到11种BDE-209微生物降解产物，复合菌M(1+2)通过脱溴、羟基化、去质子化、醚键断裂和开环等反应对BDE-209进行降解。【结论】复合菌M(1+2)对BDE-209具有良好的降解能力，研究结果为进一步提高微生物对BDE-209污染环境的生物修复能力提供了良好的微生物资源。