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。     

秸秆降解的微生物学机理研究及应用进展

综述了秸秆降解的微生物学机理的一些进展。降解秸秆的酶类主要是纤维素水解酶、Cx组分和 β 葡萄糖苷酶 ;降解秸秆的菌种在不同的土壤条件、温度条件下有所不同 ,其中以真菌中的木霉属分解能力较强 ;秸秆降解后对土壤性状有明显改善作用。目前 ,对落叶分解的消长规律研究较为深入 ,但对秸秆降解过程中菌落的演替规律仍需进一步研究     

骆驼瘤胃内降解含氮杂环化合物细菌的多样性

【目的】作为典型的荒漠动物,骆驼能够采食其他动物不能够食用的具有强烈气味的或有毒的植物,而不影响其正常生理代谢。研究发现骆驼采食的植物毒素与吡啶、喹啉、吲哚等杂环化合物具有相似的化学结构,所以研究骆驼体内是否存在潜在的杂环化合物降解菌具有重要意义。【方法】本研究采集3头骆驼瘤胃内容物,分别以吡啶、喹啉和吲哚3种含氮杂环化合物为唯一碳源和氮源进行5代富集培养。通过高通量测序技术对瘤胃内容物和5代富集培养细菌进行了测序分析。【结果】骆驼肠道中降解杂环化合物(吡啶、喹啉、吲哚)细菌群体样品中变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、浮霉菌门和厚壁菌门等5个门类丰富度最高。骆驼瘤胃内降解吡啶的优势菌可能属于鞘氨醇杆菌属和不动杆菌属,降解吲哚的优势菌主要属于芽孢杆菌属,而降解喹啉的优势菌可能以赖氨酸芽孢杆菌属和鞘氨醇杆菌属为主。【结论】骆驼瘤胃原始样品经过吡啶、喹啉、吲哚富集5代后,与原始样品比较优势菌群发生了较大的改变,这说明骆驼瘤胃内蕴含降解吡啶、吲哚和喹啉的细菌,但对吡啶、吲哚和喹啉的降解过程中发挥降解作用的细菌群落存在差异。     

喹啉废水反硝化反应器中优势菌的代谢功能分析

采用纯培养技术对一个降解喹啉的反硝化反应器筛选到的26株优势菌株进行反硝化能力以及好氧降解喹啉能力研究,其中的反硝化菌还测定了反硝化条件下的喹啉降解能力。结果发现Bacillus、Staphylococcus、Pseudomonas、Brucella、Delftia等5个属的10株菌具有反硝化能力,Rhodococcus属的9株细菌能够好氧降解喹啉,揭示了反硝化喹啉降解反应器中主要细菌类型的代谢特性,发现在缺氧反硝化反应器中存在多样的代谢类型的细菌。     

海洋石油降解微生物及其降解机理

微生物修复作为一种新型环保的生物修复技术,已成为海洋石油污染生物修复的核心技术。对海洋石油降解微生物的种类即细菌、蓝藻、真菌以及藻类进行了总结,对微生物对石油烃的降解途径与降解机理进行了综述。微生物降解烷烃的过程包括末端氧化、烷基氢过氧化物以及环己烷降解3种形式。微生物对芳香烃的降解是通过芳香烃被氧化酶氧化导致苯环开环来实现的。微生物对多环芳烃的降解是在单加氧酶或双加氧酶的催化作用下被最终降解为二氧化碳和水而被分解。并对影响石油烃降解微生物的因素包括温度、营养物质等因素进行了分析。     

细菌降解木质素的研究进展

木质素是自然界最丰富的芳香化合物,其分解与陆地上碳循环密切相关。提取木质纤维素中的葡萄糖使其转化成乙醇,是生产第二代生物能源的关键步骤。但是由于木质素是一种非常稳定的化合物,难以降解是实现生物乙醇转化的主要屏障,因此关于木质素的生物降解研究具有非常重要的意义。真菌降解木质素的研究已经深入的进行了多年,并取得丰富的成果,但是关于细菌降解木质素的研究还处在初级阶段。由于广泛的生长条件和良好的环境适应能力,细菌在木质素降解方面深受研究人员的关注。本文通过总结前人的研究成果,讨论了木质素的降解机制、代谢途径及细菌降解木质素的工业应用前景,同时还展望了分子生物学及生物信息学在木质素降解方面的应用前景。     

对降解喹啉的厌氧生物反应器中重要功能菌群的鉴定

通过把微生物区系组成的分子水平的动态变化情况与微生物群落的整体功能变化相关联,鉴定重要的功能类群是微生物分子生态学研究的一个重要的策略.应用分子生物学的方法,对一个实验室规模的用于降解喹啉的厌氧反应器生物膜样品的微生物区系组成变化进行解析,找出可能的主要功能菌.通过DGGE对反应器的种子污泥和运行稳定的厌氧生物膜反应器的微生物区系组成进行了对比分析,并对主要的优势条带进行了分子鉴定.同时对以上两个样品构建16S rDNA克隆文库,通过统计学分析对克隆文库的有效性进行验证,并对文库进行测序分析.DGGE条带及克隆文库的序列分析均表明,在驯化过程中,Gamma Proteobacteria亚纲与Desulfobacter postgatei种的微生物显著增加,这种动态变化表明这些细菌可能是在厌氧条件下对喹啉的降解起关键作用的微生物.     

玉米芯、竹炭及油枯吸附-海藻酸钠包埋施氏假单胞菌PFS-4对二氯喹啉酸的降解

采用玉米芯、竹炭及油枯吸附-海藻酸钠包埋对分离到的施氏假单胞菌PFS-4进行复合固定.采用正交试验对固定化条件进行优化,研究了固定化菌剂及游离菌体对二氯喹啉酸的降解效果.结果表明: 固定化菌剂制备的最佳条件为:海藻酸钠质量分数为4%、吸附载体比例(玉米芯∶竹炭∶油枯)为1∶2∶1、CaCl₂质量分数为3%、交联时间4 h.固定化菌剂在温度为30 ℃、初始pH=7的条件下,经6 d培养后,对浓度为800 mg·L^-1的二氯喹啉酸降解率为91.4%,而游离菌体的降解率为72.8%.将游离菌体和固定化菌剂用于实际污水及土壤处理时,固定化菌剂对水中及土壤中二氯喹啉酸去除率仍能分别达到84.2%和74.3%.研究结果表明,载体及其联结方式对土壤中二氯喹啉酸去除产生显著影响,翻动频率与土壤中二氯喹啉酸的去除率呈显著正相关.因此,玉米芯、竹炭及油枯吸附-海藻酸钠复合固定施氏假单胞菌PFS-4对不良环境具有较好的缓冲性能,对二氯喹啉酸污染水体及土壤原位生态修复具有潜力.     

石油降解细菌降解条件优化研究

采用富集培养法从工业油污土壤中分离到1株能以石油为惟一碳源而生长的细菌菌株,采用正交设计实验对该菌株的降解条件进行了初步研究。结果表明,最佳降解条件为NH_4Cl 4.0 g/LL,K_2HPO_4 1.5 g/L,pH 8.0,NaCl 15.0 g/L。在最佳条件下,浓度为1 mL/L的原油可在4 d内降解50%以上。     

微生物降解联苯的研究进展

联苯是一种有机污染物,在自然环境中很难分解。目前研究的降解方法中,微生物降解最有潜力。微生物法处理成本低、效果好、无二次污染,且操作简单,能够实现真正意义上的再循环。该文对国内外开展的微生物降解联苯的相关研究进行了综述,对联苯降解的菌群、代谢途径及其关键酶进行了详细的阐述,指出了微生物降解联苯存在的关键问题是修复效率低,高效菌株的筛选、基因工程菌的构建及其多种修复技术的结合是今后研究的方向。     

微生物降解多环芳烃的研究进展

多环芳烃是一类长久存在于环境中,具有毒性、致突变与致癌等特性的环境优先污染物。本文对降解多环芳烃的微生物类群进行了阐述,介绍了在土壤与厌氧条件下细菌降解多环芳烃的研究情况,最后介绍了降解多环芳烃的相关酶类以及分子生物学的研究,并对消除环境中多环芳烃的相关生物技术提出展望。     

低温萘降解菌的筛选、鉴定及降解条件优化

研究采用富集培养法从黑龙江省大庆油田地区污染土壤中筛选能以萘为唯一碳源和能源的低温菌株,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)研究降解菌在萘-无机盐培养基中对萘的降解情况,通过单因素试验与正交试验测定降解菌的培养条件并进行优化,同时分析降解阶段其主控因素。结果表明:筛选出2株在低温条件下高效降解萘的菌株,编号为GN1和GN2。在低温条件下GN1和GN2可以快速降解萘,在对照组非生物因素影响基础上,萘(300 mg/L)的降解率在4 d内达到94.43%和95.47%,在耐受能力和降解速度方面具明显优势;经形态观察、生理生化特性和16S rDNA基因序列鉴定两株降解菌皆属于假单胞菌属(Pseudomonas);均在萘-无机盐培养基(萘浓度300 mg/L),培养温度15℃,初始pH 6.0,培养转数180 r/min,培养时间7 d的条件下生长最佳。2株降解菌的生长与5种环境因素均有显著关系。     

一株耐低温石油烃降解菌的分离鉴定及其降解特性

目的:从污染环境中分离耐低温石油降解菌,并对其降解特性进行研究。方法:采用摇瓶富集培养和平板划线分离的方法,得到一株能以原油为碳源、能源生长的细菌菌株,采用分子生物学方法对该降解菌进行初步鉴定。结果:从天津大港油田污染土壤和水体中分离到一株耐低温石油降解菌DSY171,该菌株能够在10℃条件下,以石油为惟一碳源生长。经过对其形态特征、生理生化及16S rDNA序列分析,初步鉴定该菌株归属红球菌属。菌株DSY171在低温条件下(10～15℃)12 d的石油降解率显著优于常温条件(20～30℃),原油降解率为60%左右;菌株DSY171的pH适应范围较广,初始pH值为6～9时均能代谢生长,但在偏碱性环境下(pH7～9)的代谢生长好于偏酸性环境(pH6～7)。除了降解石油外,菌株DSY171对柴油、食用油等不同碳源也均能够降解代谢,具有一定的碳源利用广谱性。结论:耐低温石油降解菌DSY171的分离及其降解特性的研究,为生物学方法解决低温环境石油污染问题提供了高效菌种,在环境微生物学理论研究和实践应用中具有一定的意义和价值。     

敌敌畏降解菌的分离鉴定及降解特性研究

目的:从受有机磷农药污染的土壤中分离能降解DDVP的菌株,对其进行鉴定和降解特性研究.方法:采用DDVP为惟一碳源和能源的无机盐培养基,通过富集培养、平板划线分离得到一株优势菌,编号为DDW-1,采用形态学、生理生化和16S-rDNA序列分析对其进行鉴定,采用气相色谱测定菌株DDW-1对DDVP的降解能力,并进行底物广谱性测试和降解酶定位实验.结果:该菌株鉴定为甲基杆菌属(Methylobacterium sp.).降解特性试验结果表明,其最佳生长条件为温度28℃,初始pH为7.0,在该条件下,500mg·L-> DDVP经过DDW-1菌株代谢3d后,降解率达63.7%.结论:菌株DDW-1能降解DDVP,该菌株产胞内酶.     

高寒森林溪流对凋落叶分解过程中木质素降解的影响

溪流广泛分布于高寒森林地表, 凋落于其中的林木凋落物的分解是整个森林生态系统物质循环的重要环节, 水体流动过程中的冲刷和淋洗作用及其他独特的环境条件可能显著影响凋落物中木质素的降解。该研究采用凋落袋法对比研究了岷江上游高寒森林4种典型且初始质量差异显著的凋落叶, 即康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana), 在不同生境(林下、溪流和河岸带)下分解过程中木质素残留质量和浓度(质量百分率)的动态变化特征。经过两年的分解, 发现溪流显著促进了凋落叶中木质素的降解; 同一物种凋落叶在不同生境下木质素残留质量差异显著(p < 0.05), 整体表现为溪流<河岸带<林下; 在凋落叶分解的初期木质素有明显的降解, 其浓度表现为先降低后升高, 但不同物种之间存在显著(p < 0.05)的差异; 在整个分解过程中, 木质素残留质量总体呈现出了降低的趋势。此外, 生境类型、分解时期和区域性环境因子(温度、pH值和营养元素的有效性)能显著影响木质素的降解率。这些结果表明, 传统上认为木质素在凋落叶分解初期相对稳定的观点可能并不准确, 其浓度很可能是先下降后升高, 这也与有关木质素动态的最新研究结果相一致。另一方面, 在不同分解时期和不同生境下, 凋落叶木质素降解率表现出了显著差异, 表明区域性环境因子在凋落叶分解和木质素降解过程中具有重要的作用。     

Ralastonia metallidurans CH34苯酚降解特性的研究

RalstoniametalliduransCH34是从一家锌工厂的沉积物中分离筛选到的一株细菌。对其降解苯酚的特性进行了研究。结果表明R.metalliduransCH34具有很高的降解苯酚的能力,其降解苯酚的速率常数为0.33,降解苯酚的最适条件为pH7.0,温度30℃,装液量20%(v/v)。在高浓度重金属存在的条件下,R.metalliduransCH34仍保持较高的苯酚降解活力。柠檬酸钠、琥珀酸则能促进其对苯酚的降解。     

多氯联苯降解菌的选育及降解性能研究

从长期受PCBs污染的土壤中筛选出2 株多氯联苯降解菌,并对其形态和生物学特性进行了观察研究。通过对这2 株菌的驯化筛选,得到混菌对PCBs的降解效果最好。通过改变菌株的降解条件（pH、温度、接菌量及装液量）可知,混菌的最佳降解pH 值为7.0、温度为30 ℃ 、接菌量为OD600nm=1.0的菌液2 mL、装液量为10.00 mL。在上述最佳条件下,混菌对10 mg/L的PCBs降解15 d,去除率可达70%左右。通过表面活性剂的增效降解作用研究可知,混合表面活性剂表现为低浓度（<500 mg/L）促进混菌对PCBs的降解,高浓度（>700 mg/L）抑制混菌对PCBs的降解。在降解体系中添加300 mg/L的混合表面活性剂,经16 d 的降解,可以将PCBs降解率提高到91.5%。     

一株不动杆菌降解石油烃的特性及关键烷烃降解基因分析

【背景】Acinetobacter sp. Tust-DM21 (GenBank登录号KX390866)是本实验室前期从渤海湾海洋石油勘探船废油收集区采集的水油混合样中分离出的一株高效石油降解菌,其对短、中、长链烷烃均表现出很强的降解能力,有较好的应用前景。【目的】从应用层面探究其最佳降解条件,同时从生物信息层面探究其降解基因的作用。【方法】将其在不同温度、pH下培养144h,通过GC-MS内标法测定石油烃各组分的变化情况,计算出其最佳降解条件;同时,通过生物信息学手段确定基因组中的降解基因,每个基因分别选择7个同源基因,对它们的蛋白序列进行比较;最后对2个降解基因在0-144 h的表达情况进行了Real-time PCR分析。【结果】Acinetobacter sp. Tust-DM21最佳降解条件为35°C、pH 8.5,该条件下对石油降解率可达97.5%,其中,对长链烷烃降解率达98.5%,对环烃为81%,对芳香烃为87%;同时,研究发现基因组中含有常见烷烃降解基因alk B(GenBank登录号MH368539)和长链烷烃降解基因alm A (GenBank登录号MH357335),2个降解基因的蛋白经比较均与其同源蛋白表现出一定的相似性,同属菌的相似性最高;通过Real-timePCR发现这2个基因在0-144 h的相对表达量随时间逐步提高。【结论】Acinetobacter sp. Tust-DM21在最佳降解条件下对石油各组分都显示出了优良的降解能力,特别对长链烷烃的降解能力尤为突出;将2个降解基因的相对表达量结合该时间段的生长趋势,证明了菌株Acinetobacter sp. Tust-DM21的生长和降解与alk B和alm A基因的上调表达存在关联。     

根皮苷降解真菌的筛选、鉴定及降解特性研究

筛选高效降解根皮苷的功能菌以期为生物降解根皮苷、缓解苹果连作障碍奠定基础。采用以根皮苷为唯一碳源选择性培养基筛选菌种,对筛选的菌种进行生理生化和分子生物学鉴定,并研究了不同培养条件下的降解特性。结果显示,从环渤海苹果主产区的12个县市地区的苹果根际土壤中筛选出一株能够高效降解根皮苷的菌株AMCC300110,经形态学和分子生物学方法初步鉴定该菌为土曲霉(Aspergillus terreus),该菌在根皮苷初始浓度为2 mmol/L、p H5.0,接种量2%条件下,40℃、160 r/min摇床培养96 h,降解率可达88.96%。降解特性研究结果表明,不同培养条件下摇床培养12 h,该菌分别在p H为5.0,培养温度40℃,初始根皮苷浓度为6 mmol/L时有最大的降解率,同时该菌还具有广谱降解酚酸的能力。通过选择性培养基筛选得到一株土曲霉,该菌具有高效降解根皮苷的能力,在生物降解酚酸类自毒物质,缓解苹果连作障碍方面有一定的应用潜力。