海洋浮霉状菌多样性与生态学功能研究进展

浮霉状菌为一个独立的细菌门,具独特的细胞结构与基因组组成,是一类重要的环境微生物。有趣的是,浮霉状菌在海洋环境中具多样的生态学功能,如参与海洋碳循环、海洋厌氧氨氧化过程、矿物质富聚作用、及藻赤潮等,现已成为国际海洋环境微生物研究最热门的领域之一。然而,目前国内对该细菌门的研究进展尚无综合报道,由此,本文综合最新和最重要的文献综述了海洋浮霉状菌多样性及生态学功能的最新进展,并结合自己的工作对该领域未来的研究进行了展望。     

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。     

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。     

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。     

厌氧氨氧化菌的研究进展

厌氧氨氧化技术是一种新型生物脱氮技术,在废水处理中具有广泛的应用前途,对全球海洋的氮循环起着重要作用。由于反应中不需另加有机物、不消耗氧气、不会产生二次污染等优点,厌氧氨氧化技术受到格外关注。通常认为,厌氧氨氧化的机理在于厌氧氨氧化菌使氨和亚硝酸反应生成氮气。通过16SrRNA分子生物学方法已鉴定出该菌群属于分枝很深的浮霉菌,由于至今未能成功分离到纯的菌株,未正式命名,对其微生态环境以及生理生化特征也未能取得一致的意见。本文综述了国内外对厌氧氨氧化微生物的作用、分布、种类、生理生化特征等研究进展,认为厌氧氨氧化菌的分离纯化、生物特性、小生境等是今后的主要研究方向。     

厌氧氨氧化菌内含物——糖原颗粒

厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium-oxidizing bacteria, AnAOB)是分类学上新近建立的细菌类群。由于生长缓慢,培养困难,迄今没有获得纯培物。与已知细菌类群相比,AnAOB具有诸多特异性细胞结构和功能。AnAOB是化能自养型细菌,但在其细胞内经常可见贮藏性的内含物——糖原颗粒。探讨这种糖原颗粒的性状与动态,可深化人们对AnAOB的认识。本文结合文献报道及前期研究基础,对厌氧氨氧化菌糖原颗粒的结构、代谢和功能特性进行了探讨,分析认为AnAOB糖原颗粒分布于核糖细胞质内,且处于多途径合成与多位点消耗的动态平衡中;此外,糖原颗粒具有提供能量、碳架和应激保护等能力,对逆境下AnAOB的生存具有重要意义。本综述可为厌氧氨氧化菌的深入研究和工程应用提供支撑。     

厌氧氨氧化菌特性及其在生物脱氮中的应用

在无分子氧环境中,同时存在NH4^＋和NO2^-时,NH4^＋作为反硝化的无机电子供体,NO2^-作为电子受体,生成氮气,这一过程称为厌氧氨氧化。目前已经发现了3种厌氧氨氧化菌（Brocadia anammoxidans,Kuenenia stuttgartiensis,Scalindua sorokinii）;对厌氧氨氧化菌的细胞色素、营养物质、抑制物、结构特征和生化反应机理的研究表明,厌氧氨氧化菌具有多种代谢能力。基于部分硝化至亚硝酸盐,然后与氨一起厌氧氨氧化,以及厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌或甲烷菌的协同耦合作用,提出了几种生物脱氮的新工艺（ANAMMOX、SHARON—ANAMMOX、CANON和甲烷化与厌氧氨氧化耦合工艺）。     

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。     

厌氧氨氧化菌的代谢途径及其关键酶的研究进展

作为新型生物脱氮工艺的代表,厌氧氨氧化反应的代谢功能菌——厌氧氨氧化(Anammox)菌也逐渐成为研究的热点。本文介绍了10种Anammox菌的发现过程,阐述了Anammox菌的关键酶的研究进展。通过对Candidatus"Brocadia anammoxidans"和Candidatus"Kuenenia stuttgartiensis"菌的代谢途径的分析和推理,综述了化学计量模型、生化反应模型和能量代谢模型,并提出了一种可能存在的基于关键酶的厌氧氨氧化菌微界面代谢新途径。     

厌氧氨氧化启动过程Anammox菌富集规律和差异分析

为明确厌氧氨氧化反应器启动过程中Anammox菌的富集规律,采用荧光原位杂交(FISH)和实时荧光定量PCR(q-PCR)分析技术,对未添加填料、添加多面空心球以及添加竹炭的3个UASB反应器厌氧氨氧化启动过程中Anammox菌的增长规律进行分析。研究表明,Anammox菌的相对数量和绝对数量均随着启动时间呈逐渐递增趋势,在稳定运行阶段的第123天,无填料、多面空心球和竹炭反应器中Anammox菌分别占总细菌的23.3%、32.6%和43.7%,单位VSS污泥中Anammox菌16S rRNA基因拷贝数分别为(25.64±2.76)×107、(47.12±2.76)×107和(577.99±27.25)×107拷贝数g–1 VSS。竹炭反应器中Anammox菌最大生长率和最短倍增时间分别为0.064 d?1和10.8 d,最大生长率分别是无填料和多面空心球反应器的1.78倍和1.88倍。因此,填料添加特别是竹炭的添加可极大地促进Anammox菌的选择性生长和繁殖。FISH和q-PCR分析技术均适用于Anammox菌的富集规律研究,但因其检测目标存在差异,造成两者表征结果有所不同。     

猴腺病毒研究进展

猴腺病毒（simian adenovirus,SAdV）是猴类呼吸道和消化道的常在病毒之一,可引起肺炎、咽炎、肠胃炎、结膜炎等以粪口途径传播为主,主要感染猕猴、非洲绿猴、黑猩猩和狒狒等[1]属腺病毒科,哺乳动物腺病毒属。有学者认为SAdV感染有严格的种属特异性,也有报道认为其种间交叉传播在非人灵长类中可能普遍发生,是动物传染病似的感染。SAdV是否感染人类尚未见报道,但已从猴的分泌物中发现了可能和人腺病毒（humanadenovirus,HAdV）发生重组的新型腺病毒。SAdV与HAdV亲缘关系很近,感染引起的临床症状也相似,是人腺病毒研究的理想模型。目前已经制定了研发猴腺病毒模型的目标,用于研究感染机制,促进腺病毒基因治疗和疫苗开发进程[3]。但猴腺病毒自然感染流行情况的研究依然很少。本文将就SAdV的发现与分类、生物学特性、感染特点及检测方法做一综述,为研究者提供一些有用参考。     

数字PCR在食源性致病菌检测中的应用进展

食源性致病菌是食品安全的重大隐患,对人类健康造成极大危害,因此亟待研究和建立精准有效的食源性致病菌检测方法。随着单分子检测技术的快速发展,数字PCR技术因其具有超高的灵敏度、稳定性和低试剂消耗等优点而被广泛应用于食源性致病菌的检测。主要介绍了数字PCR的基本原理及其研究进展,深入探讨了其在检测大肠杆菌（Escherichia coli）、沙门氏菌（Salmonella）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni）、志贺氏菌（Shigella）、克罗诺杆菌（Cronobacter）、副溶血性弧菌（Vibrio parahaemolyticus）、单核细胞增生李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）和蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）中的应用,为今后该技术在食源性致病菌检测中的研究与应用提供一定的技术性参考。     

细菌果胶酶的研究进展

近些年来,国内外对细菌果胶酶的研究取得了很大的进展,产果胶酶的新细菌菌种不断地被发现,细菌果胶酶新的应用领域不断地被拓宽。细菌所产的果胶酶多为碱性,具有较好的热稳定性和较宽的酸碱作用范围,被广泛应用于麻类的生物脱胶、茶与咖啡发酵、造纸和果胶废水处理等领域中。细菌果胶酶工业生产具有投资少、成本低、无环境污染等优点。简要概述产生果胶酶的细菌种类、细菌果胶酶的分类、已克隆的酶基因以及应用等内容。     

革兰氏阳性菌脂蛋白的研究进展

细菌脂蛋白是细胞膜的重要组成部分,对细菌发挥各种生理活性起重要作用,与营养摄取、环境感知、细胞膜和细胞壁稳态的维持、蛋白质的折叠和定位等过程密切相关。随着生物技术不断发展和完善,越来越多的脂蛋白种类及功能被发现。综述了革兰氏阳性菌中脂蛋白的功能、生物合成过程和应用方面的研究进展,重点介绍了脂蛋白生物合成过程中关键酶磷脂酰甘油转移酶(Lipoprotein diacylglyceryl transferase,Lgt)和脂蛋白信号肽酶(Lipoprotein signal peptidase II,LspA)对革兰氏阳性菌生理活性产生的影响,为今后革兰氏阳性菌脂蛋白的研究提出了展望和建议。     

微生物絮凝剂及其产生菌的研究新进展

介绍了近几年来国内外微生物絮凝剂及其产生菌的一些发展概况,列举了近几年一些研究较深入的胞外生物高聚物絮凝剂的物质属性和化学组成.重点讨论了胞外生物高聚物絮凝剂的成分分析、絮凝机理以及影响絮凝活性的因素,详细综述了絮凝剂产生菌的遗传学和代谢机理方面的研究进展,文章最后提出微生物絮凝剂的发展趋势和研究方向.     

游离DNA研究进展及标准化的必要性

游离DNA (cell free DNA,cfDNA)作为一种新型分子标志物在疾病预测、肿瘤防治等方面的作用日益突出.但在实现其广泛的临床应用前仍存在诸多障碍,主要是cfDNA相关的标准较少,导致目前的研究报道缺乏可比性,检测结果缺乏稳定的可重复性,从而降低了临床应用的可靠性.本综述集中阐述了近年来cfDNA的相关研究进展,包括cfDNA的样本来源、样本保存、样本提取、定性定量检测和应用,并分析比较了cfDNA研究的各个环节采用的方法及其优缺点,对其中存在的问题进行了剖析和总结,指明了cfDNA相关标准制定的迫切性.     

细菌非编码小RNA研究进展

细菌非编码小RNA(small non-coding RNA, sRNA)是一类长度在50~500个核苷酸, 不编码蛋白质的RNA。迄今, 在各种细菌中共发现超过150多种sRNA。它们通过碱基配对识别靶标mRNA, 在转录后水平调节基因的表达, 是细菌代谢、毒力和适应环境压力的重要调节因子。细菌sRNA的研究技术主要有基于生物信息学的计算机预测法和基于实验室的检测分析方法。这些方法所得到的sRNA都需要进行实验室确认, 然后再进一步通过各种实验手段研究其功能。     

功能性益生乳酸菌的研究进展

益生菌的效果已被认识和探究了超过一个世纪,有关益生菌的功效以及它们与宿主之间的相互关系已逐渐为世人所知,越来越多的益生机制得到了验证。虽然现在有足够的临床证据支持益生菌的某些健康宣称,然而,我们还需要进行大量的工作来证实其功能性作用,如提供必需营养因子,保护肠道和心血管健康,甚至预防神经系统退行性衰老。本文综述了几种典型的益生菌功能特性,为更好的将益生菌应用于人体提供理论参考。     

革兰氏阳性菌荚膜多糖研究进展*

细菌的荚膜多糖是生物膜的重要组成部分,在细菌的生长分裂、维持细胞壁形态、抵御外界环境以及免疫反应等方面都起到重要作用。在致病菌中,荚膜多糖常作为一种毒力因子发挥作用。在革兰氏阳性菌中,荚膜多糖的化学结构、生物合成过程及功能应用越来越受到关注。讨论了革兰氏阳性菌中部分致病菌的荚膜多糖与非致病菌表面多糖的分布位置、化学组成及其结构特异性。重点讨论三种具有代表性的革兰氏阳性致病菌及非致病菌株:肺炎链球菌(Streptococcus pneumonia)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)及乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)。综述革兰氏阳性菌中荚膜多糖生物合成的三种方式:Wzx/Wzy-依赖通路、ABC转运蛋白(ABC transporter)途径及合酶依赖途径,并举例解释了相应多糖的合成过程及相关基因。介绍了革兰氏阳性菌荚膜多糖及表面多糖的生理功能,如屏障保护功能、胞间黏附功能以及参与宿主细胞的免疫反应等。结合荚膜多糖的生物学功能,概述其当前主要研究进展,如构建高耐受工程菌疫苗研制等。结合细菌荚膜多糖的特征差异,对其在医药与工业生产领域的广阔前景提出展望和建议。