一株乙腈降解菌的鉴定及其生物学特性

【目的】明确乙腈降解菌BX2的分类地位及生物学特性,评价其处理含乙腈废水的可行性。【方法】通过形态特征、生理生化特性以及系统发育分析对菌株BX2进行鉴定。考察温度、初始pH及接种量等因素对菌株生长的影响,确定菌株的最佳生长条件及在该条件下的乙腈降解能力。测定菌株BX2对NaCl的耐受能力。【结果】乙腈降解菌BX2的形态特征及生理生化特性与紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)最相近。其16S rRNA、gyrB、secA1基因序列与紫红红球菌的相似性分别为99.37%、99.29%、97.87%。最佳生长条件为35℃,初始pH 7.5,接种量1%。此条件下,菌株BX2在16 h内对浓度为800 mg/L乙腈的降解率为95.87%。菌株BX2在NaCl含量高于6%的培养基中无法生长。【结论】菌株BX2被鉴定为紫红红球菌。该菌株有较强的环境适应能力,可降解高浓度乙腈,在含氰废水的生物修复中有很好的应用前景。     

一株乙草胺降解菌的分离及其降解特性研究

【目的】分离获得一株能有效降解乙草胺的菌株,并研究其降解乙草胺的影响因素,为乙草胺生物修复提供微生物资源。【方法】通过富集培养和分离培养,从样品中筛选能以乙草胺为唯一碳氮源的菌株。通过划线培养获得单菌落,并采用革兰氏染色法和16S r RNA基因测序进行菌株的初步鉴定和系统分类。通过单因素试验研究初始乙草胺浓度、外加碳氮源对其降解乙草胺的影响,并基于正交设计进行优化。【结果】分离获得的一株菌为革兰氏阴性菌,初步确定为Pseudomonas sp.,能有效利用乙草胺进行生长。单因素试验证明在乙草胺初始浓度为10 mg/L时降解率最高;外加碳氮源能提高乙草胺降解率,其中葡萄糖和蛋白胨分别最为有效。正交设计表明在最优条件下,其对乙草胺降解率可以达到80.2%。【结论】菌株A-1能有效利用乙草胺进行生长,其降解乙草胺受多种因素影响。本研究将为利用进行该菌株进行乙草胺污染修复提供菌种资源。     

苯胺降解菌的筛选、降解特性及其发酵优化

【背景】近年来,苯胺类化合物加重了生态环境的污染,而生物法处理苯胺类废水具有较大发展潜力与广阔的应用前景。【目的】从长期受苯胺类化合物污染的活性污泥中分离获得一株能高效降解苯胺的菌株,优化其培养基及降解条件,为苯胺生物修复提供菌株与基因资源。【方法】采用平板法从富集驯化的菌株中筛选出以苯胺为唯一碳氮源和能源的高效降解菌,通过16S rRNA基因测序鉴定菌种,利用单因素筛选实验对降解条件进行优化,通过正交试验优化培养条件。【结果】筛选到一株苯胺降解菌BA-6,经鉴定为微杆菌属(Microbacterium)。菌株BA-6对初始浓度为600mg/L苯胺的日降解率可达98%以上。其高效降解的温度范围是30–37℃,pH范围是6.5–7.5。底物利用实验表明,菌株BA-6具有降解多种苯胺类化合物的能力。发酵培养基优化实验获得一种发酵培养基,活菌量高达3.06×10¹⁰CFU/mL。【结论】苯胺降解菌BA-6对苯胺有较强的降解能力和环境调节能力,在修复苯胺类化合物的生态污染方面有一定的应用前景。     

一组高效喹啉降解复合菌群的构建及其降解特性

【背景】喹啉是一种典型的含氮杂环污染物,广泛存在于焦化废水,具有致畸、致癌、致突变作用,易通过水体污染环境。微生物技术因其绿色高效的特点,被认为是喹啉废水污染最有前景的修复手段之一。【目的】筛选得到一组高效喹啉降解复合菌群,实现含喹啉废水的高效工业化处理。【方法】使用逐级递增驯化法从焦化废水厂污泥中筛选出一组高效喹啉降解复合菌群,结合形态学观察并通过酶活测定、底物广谱性研究,完成对该复合菌群的初探。然后将该复合菌群的培养pH、温度、转速、装液量、接菌量、不同浓度外加碳氮源进行单因素优化,结合优化结果以喹啉降解率为目标进行响应面优化,并通过降解动力学研究喹啉对复合菌群降解行为的影响。【结果】分离出可30 h降解1 500 mg/L喹啉的高效复合菌群,可以降解多种含氮杂环化合物;响应面优化结果表明,当pH、温度、转速分别为6.8、30 ℃、200 r/min时,降解率最高达66%;降解动力学分析发现,当喹啉浓度为1 154 mg/L时,比降解率最大高达60.0 mg/(L·h)。【结论】该复合菌群具有高效喹啉降解能力和底物降解广谱性,为微生物高效处理含喹啉废水的工业化处理提供了良好基础。     

阿特拉津降解菌Acinetobacter sp. DNS32对无机氮源的响应

【目的】研究Acinetobacter sp.DNS32的生长、阿特拉津降解能力和降解基因转录水平的表达对无机氮素的响应关系,为菌株的工程应用提供指导与理论基础。【方法】以Acinetobactersp.DNS32为对象,采用摇瓶法研究菌株在阿特拉津培养基中菌株生长情况及降解能力对外加硝态氮与铵态氮的响应关系,利用荧光定量PCR技术检测DNS32降解基因表达量对外加无机氮源的响应关系。【结果】外加无机氮源可以促进DNS32菌株的生长,提高阿特拉津降解能力,无机氮源对DNS32菌株的trzN、atzB和atzC 3种降解基因表达均有促进作用,加入无机氮源的试验处理中DNS32菌株trzN基因的表达量最高可达对照的11.252±2.408倍,推断DNS32菌株的这3种降解基因所编码的酶是稳定表达的组成酶。【结论】DNS32降解阿特拉津不受"氮饥饿"诱导机制调控,且无机氮源的存在对菌株的生长与降解有促进作用,因此菌株在土壤修复实践中具有广阔的应用前景。     

一株苯酚降解菌的鉴定及其降解特性

【目的】鉴定从某化工厂附近土样中分离到的一株耐高浓度苯酚的菌株T10,通过优化菌株的培养条件提高菌株对苯酚的降解率。【方法】根据菌株的形态、生理生化鉴定及16S rDNA测序分析确定其种属,以液体摇瓶培养菌株T10对苯酚的降解率为指标,对菌株的生长条件进行优化。【结果】菌株T10属恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。添加葡萄糖、蛋白胨能有效缩短T10菌的生长周期,并使苯酚的降解率提高1.7倍。在菌体初始接种浓度为10%、温度为30°C、转速为180 r/min条件下,对初始苯酚浓度、pH和装液量的响应面优化结果如下:初始苯酚浓度3 000 mg/L、pH 7.5和装液量80 mL/250 mL,苯酚去除率最高可达到87.56%。【结论】T10菌能够耐受较高浓度的含酚废水,并且对苯酚有较强的降解能力,为下一步利用生物法处理含酚废水提供科学依据。     

阿特拉津降解菌T_3 AB_1的分离鉴定及土壤修复

【目的】从阿特拉津污染土壤分离高效降解菌株,进行分类学鉴定、降解特性及黑土修复能力初步研究,为阿特拉津污染土壤微生物修复提供新的菌株。【方法】通过形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列分析方法进行菌株鉴定;通过培养时间、温度、pH值等环境因素的研究得出菌株的最佳降解条件;通过降解菌株接种于不同种类除草剂为唯一碳氮源培养基获得该菌株的降解谱;通过土壤接种和敏感作物盆栽生测试验验证菌株对阿特拉津污染土壤修复能力。【结果】本试验从黑龙江省讷河市长期施用阿特拉津的玉米田地中分离出一株能以阿特拉津为唯一碳氮源生长的细菌T3AB1,初步鉴定为节杆菌属(Arthrobacter sp.),该菌株在72 h内对500 mg/L阿特拉津(pH 8.0)的降解率高达99%,其降解能力较高的条件为pH7.0-8.0、25-30℃、摇培72-108 h,该菌株能够利用甲氧咪草烟、咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚、氟乐灵、异噁草松为唯一碳氮源进行生长,处理168 h的降解率能够达到12.66%-40.54%,该菌株处理21 d能够显著恢复敏感作物水稻的各项生物量指标,且随着处理时间的延长,其对土壤的修复作用也会逐渐增强。【结论】从黑龙江省污染土壤中筛选得到的高效降解阿特拉津的节杆菌属近缘种T3AB1,土壤接种实验表明该菌株具有很好的土壤修复作用,可为阿特拉津生物修复的研究提供适宜菌种资源。     

一株高效苯酚降解真菌的分离鉴定及其菌剂的制备

【背景】含酚废水是普遍存在的有毒、难降解的有机污染物之一,生物法处理含酚废水因成本低、无二次污染而具有广阔的应用前景。可降解苯酚的微生物中,真菌比细菌对恶劣环境的适应性更好。针对液态菌液保存时间较短和运输困难的瓶颈,制备固体菌剂可以提高菌体存活率和储藏稳定性。【目的】筛选一株能够高效降解苯酚的真菌,优化其降酚性能并选择合适的载体制备菌剂。【方法】通过逐级驯化和纯化分离降酚菌,筛选得到降酚性能较强的真菌并通过ITS r DNA基因测序进行种属鉴定,通过参数优化进一步提高菌株降解苯酚的性能;以不同材料为载体制备菌剂,通过稀释平板计数法和苯酚降解实验探究菌剂在不同温度下的保存效果。【结果】分离筛选得到一株高效降解苯酚真菌QWD1,通过鉴定证明其属于Magnusiomyces capitatus,其最适降解条件:(NH_4)_2SO_4为氮源,接种量为15%,pH为7.0,温度为35°C,氮源浓度为14 mmol/L。在此条件下,28 d内对1 600 mg/L苯酚去除率可以达到97.15%;制备菌剂最合适载体为谷糠,适宜保存温度为4°C,保存时间可达到90 d甚至更长,活菌数高达2.5×10~8 CFU/g左右,降解苯酚效果良好。【结论】筛选得到了一株高效降解苯酚真菌,优化其降解性能并将其制备成菌剂,为处理含酚废水提供了新菌种和理论支持。     

乙醛降解菌Bacillus velezensis LT-2的发酵条件优化

【背景】乙醛作为醛类污染物广泛存在于生产生活中,相较于传统的物化方法,生物降解具有诸多优势,已成为研究热点。【目的】筛选获得降解乙醛的菌株并优化其发酵条件,为微生物降解乙醛提供试验资源。【方法】经过富集培养和乙醛降解试验获得一株乙醛降解能力高的菌株;通过单因子优化(碳源、氮源、金属离子、温度、转速、接种量和初始pH)和多因子的交互试验(Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和Box-Behnken design试验)考察培养基组分和发酵条件对菌株降解乙醛的影响,并考察菌株在最佳条件下的生长状态和乙醛降解能力。【结果】筛选获得一株具有乙醛降解能力的菌株Bacillus velezensis LT-2,该菌株降解乙醛的最佳培养条件为：蔗糖30 g/L,营养肉汤0.6 g/L,氯化钾0.12 mol/L,温度28℃,初始pH 7.5,接种量6%,摇床转速200r/min。在此条件下,B.velezensisLT-2可在1g/L乙醛的培养液中生长,22h的降解率为89.77%±2.33%,是优化前降解率的3.58倍。【结论】试验菌株B. velezensis LT-2对乙醛具有良好的...     

Sphingobacterium bambusaue及其紫外诱变菌株的石油降解功能

【目的】研究Sphingobacterium bambusaue及其紫外诱变菌株的石油降解功能。【方法】紫外诱变后筛选石油降解高效菌株; 以不同石油浓度、pH值及盐浓度优化培养条件, 用重量法检测高效菌株石油降解率。【结果】发现菌株S. bambusaue在石油降解培养基中培养5 d的石油降解率为25.86%, UV诱变高效菌株IBFC2009-S3培养5 d的石油降解为42.85%, 比始发菌株提高65.7%; UV诱变菌株IBFC2009-S3的优化培养条件为石油浓度0.5 g/L、pH值7.0以及NaCl质量浓度为10 g/L, 其石油降解率可达50.51%。【结论】首次报道S. bambusaue具有石油降解功能; 紫外诱变获得的菌株S3的石油降解能力较强。     

裂褶菌cfcc7252菌株对孔雀石绿染料的高效降解

【目的】评价裂褶菌cfcc7252菌株降解孔雀石绿(Malachite Green,MG)的能力及其潜在的应用价值。【方法】采用单因子液体培养实验,研究了通气、p H、温度、碳源和氮源种类及浓度、金属离子、盐度、染料浓度对该菌降解效果的影响;采用平皿培养实验,利用植物种子萌发和微生物抑菌实验对降解产物进行毒性测试。【结果】研究结果表明,裂褶菌cfcc7252菌株在好氧和厌氧条件下均能高效降解MG。该菌在10.0 g/L葡萄糖,5.0 g/L酵母浸粉,0.01 mmol/L Zn2+,p H为4.0的液体培养基中培养36 h,对350 mg/L的MG降解率达67.8%;连续降解7次后,其降解率还能保持在95.4%以上。此外,该菌在盐度低于10.20%时,其对MG的降解率均达到98%以上。对植物、微生物的毒性测试结果表明,MG降解产物对红豆、豌豆等植物、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和铜绿假单胞杆菌等微生物基本没有毒性。【结论】裂褶菌cfcc7252菌株在处理以MG为主的染料废水时具有很强的应用潜力。     

一株金黄杆菌对2-吡啶甲酸的好氧生物降解

【背景】2-吡啶甲酸具有高毒性、致癌性,能长期稳定存在于水体中,从而对环境造成危害。【目的】开发一种能够高效经济处理含2-吡啶甲酸废水的技术。【方法】筛选一株在好氧条件下以2-吡啶甲酸为唯一碳、氮、能源的菌株,考察该菌株的降解性能,建立降解动力学模型。【结果】经过16S r RNA基因序列分析,该菌株被鉴定为金黄杆菌(Chryseobacterium sp.),命名为ZD2。当2-吡啶甲酸初始浓度为100、200、400、600和800 mg/L时,ZD2完全降解2-吡啶甲酸的时间分别为10、18、22、78和114 h。零级动力学模型较好地描述了2-吡啶甲酸的降解行为,当初始浓度为100-400 mg/L时,降解速率常数随着浓度的增加而增加,并于400 mg/L时达到最大;600-800 mg/L时,降解速率常数开始下降,呈现抑制作用。【结论】菌株ZD2对2-吡啶甲酸的降解效果较好,能够为处理实际的2-吡啶甲酸工业废水提供理论依据。     

碳、氮、磷源生态因子对新鞘氨醇杆菌降解微囊藻毒素的影响及分子机理

【背景】微藻囊毒素(Microcystins,MCs)是蓝藻暴发后产生的主要有害物质之一,在河口、湖泊和近海水体中均存在。【目的】研究水体营养物质浓度对新鞘氨醇杆菌(Novo sphingobium sp.ERN07)降解能力的影响,以求达到快速降解MCs的目的。【方法】通过正交实验、基因转录分析等方法鉴定菌株降解特性,了解生物降解和功能基因的表达关系,认识其降解机理。【结果】菌株去除MCs的能力受水体中碳、氮和磷源浓度的影响,由碳、氮源组成的双营养物质对生物降解抑制作用比单源弱;与标准MSM培养基相比,添加碳源、氮源和减少磷源会抑制生物降解MCs,表现为降解基因表达下调。不同营养条件下,mlr在转录水平上的基因表达不同,从而产生不同的降解效果。【结论】Novo sphingobium sp. ERN07具有较高的MCs降解能力,在水华发生之前能有效去除水环境中碳源和氮源,可以应用于治理受MCs污染的水体。     

反应器进水管生物膜中喹啉降解菌的分离鉴定及降解特性

【背景】喹啉是一类高毒、致癌且难降解的含氮杂环化合物,本实验室建立了一个长期高效运行的反硝化喹啉降解生物反应器。【目的】从反应器进水管富集的生物膜中筛选有氧条件下降解喹啉的菌株。【方法】通过以喹啉为唯一碳源的培养基来富集、分离、纯化菌株;利用16S rRNA基因的序列分析鉴定分离株的系统发育地位;比较不同pH及温度条件下菌株的喹啉降解特性。【结果】经鉴定,4株分离物Q1、Q3、Q7和Q8分别属于Sphingobium、Massilia、Rhodococcus和Dyadobacter属。降解实验表明,以上菌株均能在48 h内实现50 mg/L喹啉的完全去除,但各自表现出不同的降解特性,其中Q1、Q3和Q8在降解过程中都检测到了喹啉降解产物2-羟基喹啉的积累。降解喹啉的Sphingobium、Massilia和Dyadobacter属菌株尚未见报道。【结论】从喹啉降解生物反应器的进水管内分离的4株喹啉降解菌可为设计处理含喹啉工业废水的反应器提供新菌种资源,对于完善喹啉生物降解机理研究具有实际意义。     

一株大蒜素降解菌的分离与鉴定

【目的】解决大蒜废水难以生化处理的问题,筛选能够降解大蒜素的细菌,并对其生化特性进行分析。【方法】通过16S r RNA基因测序,对大蒜废水沉积物进行细菌多样性分析,发现其中有多种大蒜素耐受菌;通过富集培养与划线分离大蒜素降解菌,并进一步分析其最适生长和大蒜素降解条件。【结果】得到一株大蒜素降解菌(JX6-2),能够以大蒜素为唯一碳源生长(50-300 mg/L),将大蒜素彻底降解。其最适生长温度和降解大蒜素温度均为35°C,最适pH值在中性左右,添加葡萄糖对大蒜素降解没有明显影响。【结论】分离得到了一株大蒜素降解菌,分析了其生长和降解特性,为生化方法处理大蒜素废水提供了新菌种。     

Role of surfactants in optimizing fluorene assimilation and intermediate formation by Rhodococcus rhodochrous VKM B-2469

Biodegradation of fluorene by Rhodococcus rhodochrous VKM B-2469 was investigated and optimized by adding non-ionic surfactants to the liquid media. The utilization of 1-1.5% Tween 60 or 1% Triton X100 allowed to solubilize 1 mM fluorene over 150 times more than in water medium (from 9-11 microM to above 1.5 mM at 28 degrees C). We observed that Tween 60 was useful to enhance the fluorene biodegradation rates further supporting R. rhodochrous VKM B-2469 growth as an additional carbon source and to decrease fluorene toxicity for bacterial cells whereas Triton X100 resulted to be toxic for this strain. An additional enzyme induction step before starting the bioconversion process and the increase of incubation temperature during fluorene bioconversion led to further improvements in rates of fluorene utilization and formation of its intermediates. In the optimized conditions 1 mM fluorene was degraded completely within 24h of incubation. Some intermediates in fluorene degradation built up during the process reaching maxima of 31% for 9-hydroxyfluorene, 2.1% for 9-fluorenone and 1.9% for 2-hydroxy-9-fluorenone (starting from 1 mM substrate). In the presence of Tween 60 the appearance and following conversion of 2-hydroxy-9-fluorenone was observed for R. rhodochrous VKM B-2469 revealing the existence of a new pathway of 9-fluorenone bioconversion.     

Influence of anodic biofilm growth on bioelectricity production in single chambered mediatorless microbial fuel cell using mixed anaerobic consortia

The effect of anodic biofilm growth and extent of its coverage on the anodic surface of a single chambered mediatorless microbial fuel cell (MFC) was evaluated for bioelectricity generation using designed synthetic wastewater (DSW) and chemical wastewater (CW) as substrates and anaerobic mixed consortia as biocatalyst. Three MFCs (plain graphite electrodes, air cathode, Nafion membrane) were operated separately with variable biofilm coverage [control; anode surface coverage (ASC), 0%], partially developed biofilm [PDB; ASC approximately 44%; 90 days] and fully developed biofilm [FDB; ASC approximately 96%; 180 days] under acidophilic conditions (pH 6) at room temperature. The study depicted the effectiveness of anodic biofilm formation in enhancing the extracellular electron transfer in the absence of mediators. Higher specific power production [29mW/kg COD(R) (CW and DSW)], specific energy yield [100.46J/kg VSS (CW)], specific power yield [0.245W/kg VSS (DSW); 0.282W/kg VSS (CW)] and substrate removal efficiency of 66.07% (substrate degradation rate, 0.903kgCOD/m(3)-day) along with effective functioning fuel cell at relatively higher resistance [4.5kOmega (DSW); 14.9kOmega (CW)] correspond to sustainable power [0.008mW (DSW); 0.021mW (CW)] and effective electron discharge (at higher resistance) and recovery (Coulomb efficiency; 27.03%) were observed especially with FDB operation. Cyclic voltammetry analysis documented six-fold increment in energy output from control (1.812mJ) to PDB (10.666mJ) operations and about eight-fold increment in energy from PDB to FDB (86.856mJ). Biofilm configured MFC was shown to have the potential to selectively support the growth of electrogenic bacteria with robust characteristics, capable of generating higher power yields along with substrate degradation especially operated with characteristically complex wastewaters as substrates.     

一株耐盐的卓贝儿氏菌(Zobellella sp.)的分离鉴定及其硝酸盐还原能力

【背景】好氧反硝化是指在有氧条件下进行反硝化作用,使得硝化和反硝化过程能够在同一反应器中同时发生,是废水脱氮最具竞争力的技术。红树林湿地中蕴藏着丰富的微生物资源,分布着大量好氧反硝化微生物。【目的】了解耐盐微生物的脱氮机制,为含盐废水生物脱氮的工程实践提供理论依据,对一株分离于红树林湿地中的耐盐好氧细菌A63的硝酸盐异化还原能力进行分析。【方法】利用形态学特征及16S rRNA基因序列测定分析,对其种属进行了鉴定,采用单因子实验测定该菌在不同环境因子下的硝酸盐还原能力,并对其反硝化脱氮条件进行了优化。【结果】初步判定该菌株为卓贝儿氏菌(Zobellellasp.),其能在盐度0%-10%、pH5.0-10.0、温度20-40°C范围内进行反硝化脱氮和硝酸盐异化还原为氨(dissimilatorynitratereductiontoammonium,DNRA)作用。菌株A63最适生长碳源为柠檬酸钠(1.2 g/L),适宜脱氮盐度为3%、pH 7.0-7.5、温度30-35°C,且C/N为10。在最适脱氮条件下,该菌株12h内能将培养基中208.8mg/L硝态氮降至0,且仅有少量铵态氮生成...     

Cyanide production by Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas aeruginosa

Of 200 water isolates screened, five strains of Pseudomonas fluorescens and one strain of Pseudomonas aeruginosa were cyanogenic. Maximum cyanogenesis by two strains of P. fluorescens in a defined growth medium occurred at 25 to 30 degrees C over a pH range of 6.6 to 8.9. Cyanide production per cell was optimum at 300 mM phosphate. A linear relationship was observed between cyanogenesis and the log of iron concentration over a range of 3 to 300 microM. The maximum rate of cyanide production occurred during the transition from exponential to stationary growth phase. Radioactive tracer experiments with [1-14C]glycine and [2-14C]glycine demonstrated that the cyanide carbon originates from the number 2 carbon of glycine for both P. fluorescens and P. aeruginosa. Cyanide production was not observed in raw industrial wastewater or in sterile wastewater inoculated with pure cultures of cyanogenic Pseudomonas strains. Cyanide was produced when wastewater was amended by the addition of components of the defined growth medium.