南海莺琼盆地沉积环境中几种厌氧细菌的组成与分布

在严格的厌氧条件下,用MPN计数的方法测定了莺琼盆地东方1-1-1井垂直剖面不同沉积层的地质样品中的硫酸盐还原菌、发酵细菌的数量,并检测了产甲烷细菌,对各种菌的形态进行了观察,比较了菌数量与一些指标的关系,并对产甲烷细菌的代谢类型和产甲烷能力进行了观察。研究结果表明：硫酸盐还原菌在各样品中均存在,与沉积深度无相关性,而与样品中SO2-4的含量有一定相关性;而发酵细菌的分布也与沉积深度无相关性,而与样品中的有机质有一定的负相关性。全部样品中均检测出两种形态产甲烷细菌,即甲烷球菌（Methanococcus）和甲烷杆菌（Methanobacterium）,其营养类型为H2／CO2。     

芦岭煤田微生物群落结构和生物成因气的产甲烷类型研究

【目的】揭示芦岭煤田微生物群落组成,并分析其潜在的产甲烷类型及产甲烷途径。【方法】采集芦岭煤田的煤层气样品和产出水样品,分别分析样品的地球化学性质特征;利用Illumina HiSeq高通量测序技术分析产出水中的微生物群落结构;采用添加不同底物的厌氧培养实验进一步证实芦岭煤田生物成因气的产甲烷类型。【结果】该地区煤层气为生物成因和热成因的混合成因气;古菌16S rRNA基因分析表明在产出水中含有乙酸营养型、氢营养型和甲基营养型的产甲烷菌。丰度较高的细菌具有降解煤中芳香族和纤维素衍生化合物的潜力。厌氧富集培养结果表明,添加乙酸盐、甲酸盐、H2+CO2为底物的矿井水样均有明显的甲烷产生。【结论】芦岭煤田具有丰富的生物多样性,该地区同时存在三种产甲烷类型。本研究为利用微生物技术提高煤层气的采收率,实现煤层气的可持续开采提供科学依据。     

白蚁肠道微生物

对近年来白蚁肠道微生物方面的研究成果作一综述,主要强调白蚁肠道中存在的原生动物、发酵性细菌、固氮菌、螺旋体、同型产乙酸细菌、产甲烷细菌和硫酸盐还原菌对白蚁消化木质纤维素类食物有着重要的作用。     

稻-鸭复合生态系统产甲烷细菌数量

采用厌氧培养箱技术 ,用最大或然数计数法 (MPN法 )和滚管法同时测定稻 -鸭复合系统和常规稻作系统早稻不同生育期土壤中的产甲烷细菌数量。结果表明 :(1)两系统产甲烷菌数量具有明显的季节变化规律。水稻返青期前 ,两系统的产甲烷菌数量相差不大 ,随着水稻生育期的推进 ,两处理的产甲烷菌数量逐渐增加 ,均在分蘖盛期明显增高 ,孕穗期达到最高 ,乳熟期又显著减少 ,生长后期又有所回升。(2 )稻田围栏养鸭能减少稻田中的产甲烷菌数量 ,特别是减少了稻田甲烷排放高峰期的产甲烷菌数量。在水稻分蘖盛期和孕穗期 ,MPN计数法中 ,稻 -鸭复合生态系统低于常规稻作系统 2 0 .0 %～ 96 .9% ;滚管法计数中 ,前者比后者降低 33.3%～ 98.1% ,两系统的产甲烷菌数量之间的差异均达极显著水平。 (3)产甲烷细菌对甲醇、异丙醇、CO2 / H2 、乙酸钠有嗜好表现 ,对甲胺、甲酸、甲胺 甲醇 甲酸 异丙醇 乙酸钠 (混合基质 1)、甲酸 甲醇 异丙醇 乙酸钠 (混合基质2 )、甲醇 异丙醇 乙酸钠 (混合基质 3)有不适应的表现     

嗜热厌氧纤维素降解细菌的分离、鉴定及其系统发育分析

利用纤维素降解细菌和纤维素粘附的方法分别从新鲜牛粪、高温堆肥和本实验室保存的纤维素降解富集物中分离得到4株嗜热厌氧纤维素降解细菌。分离菌株为革兰氏染色阴性,直的或稍弯曲杆菌,菌体大小为0.4μm～0.6μm×3μm～15μm,严格厌氧,不还原硫酸盐,形成芽孢。多数芽孢着生于菌体顶端。分离菌株能利用纤维素滤纸、纤维素粉Whatman CFII、微晶纤维素、纤维素粉MN300和未经处理的玉米秆芯、甘蔗渣、水稻秸杆。分离菌株在pH6.2～8.9、温度45℃～65℃范围内利用纤维素,最适pH为7.0～7.5,最适温度为55℃～60℃,发酵纤维素产生乙醇、乙酸、H2和CO2。分离菌株还可利用纤维二糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、山梨醇作为碳源。部分长度的16S rDNA序列分析表明,分离菌株EVAI与Clostridium thermocellum具有99.8%相似性。     

反硝化型甲烷厌氧氧化的研究进展

反硝化型甲烷厌氧氧化(denitrifying anaerobic methane oxidation,DAMO)即甲烷厌氧氧化耦合反硝化,是指在厌氧条件下以甲烷作为电子供体,NO2-/NO3-作为电子受体的反硝化过程。甲烷是一种温室气体,其引起的温室效应是等物质量CO2的20~30倍。DAMO过程利用甲烷代替常规碳源进行脱氮,有利于减少温室效应,并改善氮循环。研究发现,Candidatus Methylomirabilis oxyfera细菌和Candidatus Methanoperedens nitroreducens古菌是参与DAMO过程的2类主要功能微生物,前者通过内部好氧机制耦合亚硝酸盐还原与甲烷的厌氧氧化,后者则通过逆向产甲烷途径耦合硝酸盐还原与甲烷的厌氧氧化。本文详细阐述了M.oxyfera细菌和M.nitroreducens古菌细胞内代谢途径,着重总结了甲烷、NO2-/NO3-、反应器构型、温度等因素对DAMO性能的影响。并对DAMO实际应用方面的研究现状做了调研。在DAMO功能微生物作用机制、快速富集及影响因素的进一步深入研究的基础上,推进DAMO污水脱氮工艺的应用是未来的主要研究热点和发展方向。     

甲酸盐和分子氢在丙酸和丁酸互营降解中的作用

大分子有机物矿化为甲烷和CO。的过程由发酵细菌、互营产乙酸细菌和产甲烷细菌共同完成。丙酸盐和丁酸盐是两个重要的中间代谢产物,由它们降解所产生的甲烷占全部甲烷生成量的35％和8％。互营产乙酸细菌和产甲烷菌协同作用将丙酸盐和丁酸盐转化为甲烷和CO。。种间分子氢转移和     

厌氧消化器中微生物生态学的研究

应用一套自行设计的以豆腐废水为原料实验性的半连续化的厌氧消化器可将甲烷发酵的各个阶段分开。从中分离到占优势和重要的水解和发酵性细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌。艰解和发酵性细菌经鉴定是乳杆菌盾、链球菌属、双岐杆菌属、梭状芽孢杆菌属、丙酸杆菌属和螺旋体等属的细菌,其中有些菌株是上述属中的新种。产氢产乙酸细菌是氧化丁酸盐菌,初始分离时与氧化丁酸盐菌相配合的利用氢的细菌是消化器中的一种特有的产甲烷球菌。分离到的产甲烷细菌中有4个已知的种,还发现一个新种。本文还对上述细菌利用豆腐废水生成甲烷的一系列生化反应进行了归纳小结。从豆腐废水厌氧消化器中发现了一些未报道过的细菌新种,说明这样的微生物生态系是前人未曾研究过的。     

高效降解纤维素产甲烷菌群的富集及其性质研究

以获得1组高效降解纤维素的产甲烷菌群为目的,以蔬菜厌氧消化液、糖蜜厌氧消化液和池塘沉积物底泥为菌株来源,55℃条件下,以滤纸为碳源进行继代培养,检测其甲烷含量,最终获得1组有效分解纤维素的产甲烷菌群。该菌群能够有效分解滤纸,相对分解率可达67.3%,培养7 d甲烷累积产量可达46.5%(体积分数),培养第3天羧甲基纤维素酶(CMC)活性最高值为26.3 U/mL。有机酸中乙酸产量最高,7 d累积量为2.7 g/L。基于16S rRNA基因扩增子高通量测序分析结果表明,细菌的多样性高于古菌。细菌菌群主要由Lutispora、好氧芽胞杆菌属(Aeribacillus)、解硫胺素杆菌属(Aneurinibacillus)、共生小杆菌属(Symbiobacterium)、梭菌属(Clostridium)等组成,其中Lutispora为优势菌群,占细菌总丰度的11.04%。古菌菌群主要包括甲烷嗜热杆菌属(Methanothermobacter)、甲烷丝状菌属(Methanothrix)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷螺菌(Methanospirillum)等,其中甲烷嗜热杆菌属为优势古菌菌群,占古菌总丰度的99.82%。这组高效降解纤维素的产甲烷菌群可通过多种微生物协同作用实现纤维素的降解和甲烷的产生。     

从豆制品废水厌氧发酵液分离的一株新的产甲烷球菌

用Hungate厌氧技术,从豆制品废水厌氧发酵液中分离到一株细胞直径为0.5--1.2μm的球形产甲烷细菌,编号8508。该菌株利用H2／CO2和甲酸盐生长产甲烷。生长要求乙酸盐、酵母膏和酪素水解物。最佳生长要求0．5--1．0％的NaCl或MgCl20生长的最适温度为35℃,最适pH 7．0--7．3。DNA的G+C含量为41mol％。菌株8508可能是甲烷球菌属(Metha-nococcus)中的一个新种,但还要通过DNA杂交、荧光抗体等测定证实。     

不同生境微生物转化H2/CO2产乙酸及其在合成气发酵中应用

【目的】合成气发酵对大力开发可再生资源和促进国家可持续发展具有重要意义,研究旨在探究不同生境微生物转化H2/CO2产乙酸及其合成气发酵的潜力。【方法】采集剩余污泥、牛粪、产甲烷污泥和河道底物样品在中温(37 °C)条件下生物转化H2/CO2气体,将来源于牛粪样品的H2/CO2转化富集物用于合成气发酵,通过454高通量技术和定量PCR技术分析复杂微生物群落的组成,GC气相色谱法检测气体转化产生的挥发性脂肪酸(VFAs)浓度。【结果】牛粪和剩余污泥微生物利用H2/CO2气体生成乙酸、乙醇和丁酸等,最高乙酸浓度分别为63 mmol/L和40 mmol/L,明显高于河道底物和产甲烷污泥样品的最高乙酸浓度3 mmol/L和16 mmol/L。牛粪和剩余污泥微生物中含有种类多样化的同型产乙酸菌,剩余污泥中同型产乙酸菌主要为Clostridium spp.、Sporomusa malonica和Acetoanaerobium noterae,牛粪中则为Clostridium spp.、Treponema azotonutricium和Oxobacter pfennigii。【结论】同型产乙酸菌的丰富度和数量两个因素都对复杂微生物群落转化H2/CO2产乙酸效率至关重要;转化H2/CO2得到的富集物可用于合成气发酵产乙酸和乙醇,这为基于混合培养技术的合成气发酵提供了依据。     

养鸭数量对CH4排放的影响

探讨不同养鸭数量对稻田甲烷(CH4)排放的影响,为确定稻鸭共育模式中最佳养鸭数量提供环境学支撑.运用静止箱原位采样技术测定了不同养鸭数量的稻田甲烷排放通量、稻田土壤化学性质、产甲烷细菌种群数量以及水层溶解氧含量.结果表明,不同养鸭数量稻田水层溶解氧含量间差异显著(p＜0.01),养鸭数量越多,溶解氧含量越高.20只鸭/667m2 稻田的水层溶解氧含量最大,与对照比,早稻增加了2.2%～68.7%,晚稻增加了11.07%～110.77%;养鸭稻田土壤还原物质含量减少,产甲烷细菌数量下降.不同养鸭数量的稻田甲烷排放量之间差异显著,养鸭数量越多,甲烷排放量越少,与对照比,早稻减少了18.22%～28.13%,晚稻减少了17.73%～34.44%.相关分析表明,甲烷排放通量与水层溶解氧含量呈极显著负相关(p＜0.001),与土壤还原物质含量及产甲烷细菌数量呈显著正相关(p＜0.01).因此,稻鸭共育减排甲烷的主要原因是养鸭提高了水体和土壤中溶解氧含量,增加养鸭数量促进甲烷减排.     

一种肠道硫酸盐还原菌的增菌培养基

目的针对已经分离、纯化的肠道硫酸盐还原菌,建立一种能快速、高效地培养菌体的培养基。方法比较营养丰富的GAM肉汤与常用于培养硫酸盐还原菌的选择性培养基Postgate的培养效果,摸索在GAM肉汤中添加不同浓度的硫酸盐对两种肠道硫酸盐还原菌-Desulfovibrio desulfuricans和Desulfovibrio intestina—zis的培养效果。确定效果最佳的改良GAM培养基配方,并测定在该培养基中D．desulful＇icans的生长曲线。结果与Postgate培养基相比,GAM肉汤能在2d内快速培养D．desulfugicans,但培养至6d时细菌数量大幅降低。在GAM肉汤中添加Na2SO4与FeSO4,在实验浓度范围内,均显著地促进硫酸盐还原菌的生长。在此基础上改良GAM肉汤培养基,培养得到的细菌数量较GAM肉汤显著提高。D．desulfuricans的生长曲线显示,2d时细菌生长达到最高峰,数量可达3．5×10^7 CFU／mL;培养6d,细菌数量为7．3×10^6 CFU／mL。结论基于GAM肉汤改良而得到的增菌培养基,能快速、高效地培养肠道硫酸盐还原菌,为后续进一步研究肠道硫酸盐还原菌的生理功能提供了支持。     

丁酸盐降解菌和氢营养菌共培养物的研究

采用Hungate厌氧技术,对处理屠宰和咛檬酸废水的两个实验室厌氧消化器中的丁酸降解蓖和氢营养菌进行了研究。观察到两个消化器中的丁酸盐降解菌的组成相同。丁酸盐转化为甲烷的过理由四种细菌共同完成。其中包括一种降解丁酸盐的产氢产乙酸细菌和一种利用乙酸盐的产甲烷菌,以及两种形态完全不同的利用H2／CO2的产甲烷菌。对分离到的一株丁酸盐降解菌SBI 菌株的鉴定表明,该菌应属沃而夫氏互营单胞菌(Syntrophomonas walfei)。     

互营氧化产甲烷微生物种间电子传递研究进展

甲烷是重要的温室气体,也是典型的可再生性生物质能源。目前约70%的大气甲烷排放来源于产甲烷微生物过程。在产甲烷环境中,产甲烷菌与互营细菌形成互营关系,从而克服有机质厌氧分解反应的热力学能垒,实现短链脂肪酸和醇类物质的互营氧化产甲烷过程。该过程中,种间电子传递是关键步骤。本文首先概述了甲烷的研究意义及微生物互营降解有机质产甲烷的过程,然后分别综述了种间H2转移、种间甲酸转移和种间直接电子传递这3种种间电子传递机制的起源、发展、研究现状和未来所需要解决的研究问题。     

利用杨木水解液制备细菌纤维素

选用杨木木屑水解液为发酵基质,利用木醋杆菌发酵制备细菌纤维素。研究还原糖浓度、初始p H值、接种量、发酵温度和发酵时间对细菌纤维素产量、持水性和复水率的影响。结果表明,生产细菌纤维素的适宜条件为:杨木木屑水解液还原糖浓度为2.5%,初始p H为6.0,接种量为6%,发酵时间6 d,发酵温度30℃,在此条件下,细菌纤维素产量为3.14 g/L,持水性为98.72%,复水率为86.69%。采用扫描电镜、红外光谱、热失重分析法等技术分析了所制备的细菌纤维素的结构与性能,结果表明合成产物为超微细网状结构,且产物中含有的基团与纤维素结构相符合。     

典型煤层水微生物产甲烷潜力及其群落结构研究

内蒙古自治区二连盆地、海拉尔盆地是我国重要的煤层气产区,其中生物成因煤层气是煤层气的重要来源,但复杂物质转化产甲烷相关微生物群落结构及功能尚不清楚。【目的】研究煤层水中的微生物代谢挥发性脂肪酸产甲烷的生理特征及群落特征。【方法】以内蒙古自治区二连盆地和海拉尔盆地的四口煤层气井水作为接种物,分别添加乙酸钠、丙酸钠和丁酸钠厌氧培养;定期监测挥发性脂肪酸降解过程中甲烷和底物的变化趋势,应用高通量测序技术,分析原始煤层气井水及稳定期产甲烷菌液的微生物群落结构。【结果】除海拉尔盆地H303煤层气井微生物不能代谢丙酸外,其他样品均具备代谢乙酸、丙酸和丁酸产生甲烷的能力,其生理生态参数存在显著差异,产甲烷延滞期依次是乙酸丁酸丙酸;最大比产甲烷速率和底物转化效率依次是丙酸乙酸丁酸。富集培养后,古菌群落结构与煤层气井水的来源显著相关,二连盆地优势古菌为氢营养型产甲烷古菌Methanocalculus (相对丰度13.5%–63.4%)和复合营养型产甲烷古菌Methanosarcina (7.9%–51.3%),海拉尔盆地的优势古菌为氢营养型产甲烷古菌Methanobacterium(24.3%–57.4%)和复合营养型产甲烷古菌Methanosarcina(29.6%–66.5%);细菌群落则与底物类型显著相关,硫酸盐还原菌Desulfovibrio(12.0%–41.0%)、互营丙酸氧化菌Syntrophobacter(39.6%–75.5%)和互营丁酸菌Syntrophomonas(8.5%–21.9%)分别在乙酸钠、丙酸钠和丁酸钠处理组显著富集。【结论】煤层气井水微生物可降解挥发性脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)并具有产甲烷潜力;乙酸可能被古菌直接代谢产甲烷,而丙酸和丁酸通过互营细菌和产甲烷古菌代谢产甲烷。Desulfovibrio、Syntrophobacter和Syntrophomonas分别在乙酸、丙酸和丁酸代谢过程中发挥了重要作用。这些结果为煤层气生物强化开采提供了一定的微生物资源基础。     

不同pH缓冲液对由乙酸产甲烷菌群结构的影响

【目的】研究不同p H缓冲液对乙酸产甲烷过程及对细菌和古菌群落结构的影响。【方法】分别添加磷酸盐(PB)、4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)、哌嗪-1,4-二乙磺酸(PIPES)和Na HCO3/CO2缓冲液到乙酸产甲烷菌系中,定期监测甲烷产生趋势,到稳定期后收集菌体,进行16S rRNA基因的末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)。【结果】发现PB组的乙酸产甲烷菌系延滞期约为40d,显著高于其他组的20-24 d(P0.05);Na HCO3/CO2组乙酸转化为甲烷的比例为(88.3±0.5)%,显著高于其他组的77%-81%(P0.05);不同缓冲液组的最大甲烷比生长速率为0.46-0.57 d-1(P0.05);Na HCO3/CO2组的细菌群落变化最明显,主要是未培养细菌(unclassified bacteria)、螺旋菌科细菌(Spirochaetaceae)和未培养WWE1类群的丰度较其他组分别增加到(15.5±9.4)%、(7.3±4.6)%和(17.6±6.3)%,而互养菌科(Synergistaceae)的细菌丰度降低到(8.9±8.1)%。AC+PB组中的古菌类群发生了明显变化,以竹节状甲烷鬃毛菌(Methanosaeta harundinacea)相关的产甲烷古菌占主导(97±2%),而在HEPES、PIPES和Na HCO3/CO2组和不加缓冲液组中同时存在两类乙酸营养型产甲烷古菌M.harundinacea和联合鬃毛甲烷菌(Methanosaeta concilii),以及属于甲烷杆菌目(Methanobacteriales)的氢营养型产甲烷古菌。【结论】在乙酸产甲烷菌系中加入PB增加了甲烷产生的延滞期,加入Na HCO3/CO2增加了甲烷产量,但是添加p H缓冲液不会影响到菌系的最大甲烷比生长速率。加入PB和Na HCO3/CO2都会显著改变微生物的菌群结构。这些研究为设计适宜的产甲烷菌系生长条件提供了参考。     

人肠道产甲烷菌与肠道健康

摘要:肠道中甲烷菌可以在严格厌氧的条件下利用H2和碳源生成甲烷,约1/3的正常人体内都可以检测到甲烷。近年来,很多研究发现甲烷菌在维持肠道微生态稳定方面起积极作用,越来越多的研究关注甲烷菌发酵产物(甲烷)在肠道中的代谢,主要集中于甲烷菌与肠道功能失调之间的关系。IBS患者肠道甲烷菌数量常比正常人群少,并且肠道甲烷菌与肥胖症的发生有一定关系。本文对甲烷菌的产甲烷作用在肠道功能稳定方面的作用、甲烷与肠道疾病(肠易激综合症、结肠癌)以及甲烷菌和甲烷与肥胖症的关系进行概述,并从上述几个方面综述肠道产甲烷菌、甲烷与肠道健康的关系。     

连续全混反应处理木薯酒精废水产沼气能力研究

燃料乙醇是国家能源安全的重要一环,现在主要通过木薯等非粮作物发酵制得,发酵过程中会产生大量废水,废水处理问题成为制约技术革新的关键。高温厌氧条件下,利用连续全混反应(CSTR)对木薯酒精废水进行厌氧处理,探究容积负荷、温度和p H对反应器产甲烷能力的影响。通过试验发现:设备启动完成后,保证COD去除率在90%以上条件下能够达到的最大容积负荷为8.2 kg COD/(m~3·d),容积负荷达到6.8 kg COD/(m~3·d)时,系统产甲烷能力达到最大值。58℃条件下,系统转化甲烷的效率最高。反应系统本身具有较强的p H调节能力,能够维持系统p H稳定在7.3~7.5之间;人为降低p H能够提高系统产气比,但气体中甲烷含量降低。