生物竞争排斥对油藏微生物群落结构变化影响

【目的】海上S油田采用生物竞争排斥技术治理油藏硫化氢产出取得一定成效,本研究通过揭示该技术对油藏环境中微生物群落结构的影响,尝试研究硫化氢治理过程中产生效果差异的因素。【方法】采用高通量测序分析等方法对加入硝酸盐、亚硝酸盐等药剂后,治理效果低效井、高效井及未治理井中不同微生物群落结构变化进行分析。【结果】与低效井和未治理井相比,高效井中的反硝化菌和石油降解菌种类和丰度明显增加,其中石油降解菌增加24.14%,反硝化细菌增加5.23%;Fe²⁺、Zn²⁺等离子的存在对不同井间治理效果差异和微生物群落变化具有一定影响。【结论】海上油田硫化氢治理中,生物竞争排斥技术不仅可以明显降低硫化氢产出,同时对油藏微生物群落环境也影响显著,微生物群落结构分析可作为硫化氢治理效果评价的重要指标,为海上油田硫化氢治理工作提供技术支持。     

海上高温W油田硫化氢微生物成因分析

为了分析海上高温W油田产出硫化氢的生物学成因，文章对油田产出井和地面管线流程中的硫酸盐还原菌（SRB）展开定量分析，同时借助高通量测序技术对SRB群落组成进行分析。相比产出井，地面流程中的SRB类别由12种增加至19种，SRB菌群占比从26.32%提升至54.57%,Thermotoga、Thermode sulfobac terium、Thermovirga、Thermode sulforhabdus、De sulfothermus、Pseudothermotoga等耐热菌种占比增幅显著。文章揭示了高温油田中SRB微生物的多样性与增殖活性，以期为治理海上油田次生硫化氢危害提供有效指导。     

辽河油田土壤石油污染及其微生物群落特征

本研究采取辽河油田曙光采油厂、欢喜岭采油厂和锦州采油厂井场周边土壤,并以未污染稻田土壤作为对照,分析了各采样点的土壤理化性质、石油烃浓度组成及土壤微生物群落结构。结果表明: 1) 3个采油厂井场周边土壤均受到严重的石油烃污染,但其石油烃浓度及组成存在一定的差异,曙光和欢喜岭采油厂土壤石油烃平均浓度是锦州采油厂的2倍以上;曙光采油厂土壤中胶质沥青质含量最高,而欢喜岭和锦州采油厂土壤中烷烃含量最高,比例均在40%以上。2)与稻田土壤相比,锦州采油厂土壤微生物操作分类单元(OTU)、Chao1指数和Shannon指数升高,而其在曙光和欢喜岭采油厂土壤中降低;各采油厂土壤样品中存在相同的优势菌门及菌属,但丰度存在较大差异。锦州采油厂土壤中分枝杆菌属、假单胞菌属的丰度高,曙光采油厂土壤中鞘氨醇单胞菌属、类诺卡氏菌属、马赛菌属的丰度高,而欢喜岭采油厂土壤中溶杆菌属、硫杆菌属、假节杆菌属的丰度高。3)相关分析表明,鞘氨醇单胞菌属、类诺卡氏菌属、硫杆菌属、马赛菌属、假节杆菌属与总石油烃、总有机碳和胶质沥青质含量呈显著正相关,分枝杆菌属、溶杆菌属、假单胞菌属与总氮和总磷呈显著正相关。本研究系统分析了不同采油厂土壤中石油烃、土壤理化性质和微生物群落特征,揭示了辽河油田污染土壤中特定的优势菌属和群落结构,为辽河油田石油烃污染土壤修复功能微生物筛选及修复过程菌群构建提供理论依据,也为其他油田高效降解菌筛选提供了方法借鉴。     

模拟油藏条件下内源微生物群落空间分布规律

【背景】油藏内源微生物群落是开展内源微生物驱油技术的物质基础,由于油藏多孔介质取样技术难度大、成本高,实施内源微生物驱油后从注入端到产出端多孔介质中的内源微生物空间分布规律尚不明确。【目的】通过室内长岩心连续驱替实验模拟油藏内源微生物驱油过程,分析实施后不同空间位点油砂上吸附的内源微生物群落结构,揭示从注入端到产出端内源微生物群落的空间分布规律。【方法】借助高通量测序技术及荧光定量PCR技术解析不同空间位点油砂原位微生物群落信息。【结果】注入端到产出端不同空间位点生态环境的差异及菌属间的相互作用造成油藏内源微生物群落空间分布差异,存在明显的好氧、厌氧空间演替变化规律。岩心前端主要存在一些好氧类的产生物表面活性剂类微生物如假单胞菌属,岩心中部主要存在兼性和厌氧类的微生物如地芽孢杆菌、厌氧杆菌属,岩心末端主要分布严格厌氧类细菌和产甲烷古菌,厌氧类微生物代谢产生的H2、CO2和乙酸分子可以为产甲烷古菌提供代谢底物。【结论】通过室内物模油砂研究,首次明确了内源微生物群落在多孔介质中从注入端到产出端的空间分布规律,证实油藏内源微生物的好氧、厌氧空间接替分布规律,深化了对油藏内源微生物的认识。     

好氧-厌氧混合污泥启动微生物燃料电池产电性能及微生物群落动态特征

【目的】为探讨好氧-厌氧混合污泥启动微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)产电性能以及MFC对微生物群落的选择作用,【方法】以乳酸为底物,应用不依赖于培养的微生物分子生物学技术解析单室MFC启动过程中微生物群落的组成和结构动态学特征。【结果】结果表明,MFC经过3个周期启动成功,最高输出电压230 m V。当MFC外电阻为1656Ω时,最大功率密度11.15 W/m3,电池运行稳定。混合污泥启动MFC以后,阳极生物膜微生物群落结构同种泥差异较大,且多样性降低。生物膜中微生物类群按丰度依次为β-变形菌纲(Betaproteobacteria)24.90%、拟杆菌门(Bacteroidetes)21.30%、厚壁菌门(Firmicutes)9.70%、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)8.50%、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)7.90%、绿弯菌门(Chloroflexi)4.20%以及α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)3.60%。有利于生物膜形成与稳定的动胶菌属(Zoogloea)和不动杆菌属(Acinetobacter)序列丰度分别占生物膜群落的5.00%和3.90%,与MFC产电能力直接相关的地杆菌属(Geobacter)序列由混合污泥中的0.60%上升至阳极生物膜中的2.60%。【结论】本研究表明,MFC阳极生物膜在驯化过程中对污泥中的微生物进行淘汰和选择,最终驯化形成了有利于生物膜形成与稳定、有机物厌氧发酵与产电的微生物菌群。     

云南省蒙自酸性矿山排水微生物群落结构和功能

为探究酸性矿山排水生态系统不同环境中的微生物群落和功能,全面了解酸性矿山排水的形成和发展规律,采用高通量测序技术研究云南省蒙自某矿区酸矿水坑和周边溪水中的原核微生物群落组成,并结合样本理化特征分析影响群落结构的主要因素,进而解析菌群的环境功能。研究发现酸矿水坑中主要有广古菌门、变形菌门(包括α、γ和δ变形菌纲)、硝化螺菌门、厚壁菌门、放线菌门和酸杆菌门等类群,与周边溪水的群落结构具有明显差异。群落多样性与pH呈显著正相关,而热原体纲(Thermoplasmata)与pH呈负相关,可对群落结构起主导作用。酸矿水坑不同样本中均具有高丰度的亚铁原体属Ferroplasma (6.60%–86.34%),酸硫杆菌属Acidithiobacillus是酸矿水和沉积泥中主要的铁、硫氧化细菌,而专性铁氧化的钩端螺旋菌属Leptospirillum的丰度较低,铁卵形菌属Ferrovum几乎只存在于酸矿水中;此外,嗜酸或耐酸的异养菌广泛分布于酸矿水和沉积泥中,它们可促进铁、硫氧化菌的生长及催化矿石溶解。结果表明,pH通过影响微生物多样性和菌群分布而对酸性矿山排水环境微生物群落结构造成重大影响。     

产紫篮状菌的生防潜力及其对土壤微生物群落的调控

产紫篮状菌Q2菌株是一株分离自健康黄瓜根际的有益微生物。本文通过平皿对峙培养、温室盆栽试验和田间试验评估了Q2菌株对4种土传病害的生防潜力及其与土壤熏蒸技术结合对苦瓜枯萎病的防治效果,并通过平皿稀释培养法、高通量技术和定量PCR技术对其防治苦瓜枯萎病及调控土壤微生物群落的机制进行研究。结果表明:在温室条件下,Q2菌株对苦瓜枯萎病、烟草黑胫病、烟草根黑腐病和马铃薯茎基腐病具有明显的预防效果,对烟草黑胫病和苦瓜枯萎病防治效果分别达到75.3%和63.4%。在苦瓜枯萎病人工病圃中,单一产紫篮状菌Q2制剂对苦瓜枯萎病的防治效果为51.0%,其结合威百亩土壤熏蒸技术在相同试验条件下对枯萎病的防治效果则达到80%以上。威百亩土壤熏蒸显著降低了土壤中苦瓜枯萎病病原菌即尖镰孢菌的丰度,而Q2菌株有效地抑制了尖镰孢菌数量的恢复趋势。施用Q2菌株显著富集了土壤中的青霉菌、芽孢杆菌和Gaiella等有益微生物,抑制了尖镰孢菌的恢复。土壤熏蒸后,施用产紫篮状菌Q2菌株有助于土壤有益微生物菌群的形成,从而抑制尖镰孢菌,实现对苦瓜枯萎病的防治。     

川东北二叠系-三叠系界线附近微生物岩微观表面特征观察研究北大核心

对采自四川通江平溪坝二叠系-三叠系界线(PTB)剖面发育的微生物岩样品,选用2.5%盐酸、10%盐酸、10%氢氧化钠溶液、20%双氧水、10%醋酸以及0.1M乙二胺四乙酸钠(EDTA)进行处理,根据微生物岩表面处理结果的异同,和在扫描电镜(SEM)图像上的表现,确定最适合于微生物岩表面结构观察的化学处理方法是使用2.5%盐酸处理样品表面。用该法处理,并通过SEM观察发现,通常被当作白云岩的PTB微生物岩,实际上只是含有白云岩微晶的泥晶灰岩,微生物岩中含有与硫酸盐还原菌有关的大量的纳米级微球粒与形似草莓状黄铁矿的颗粒。通过实验结果对比分析了不同层位的微生物岩与白云岩的SEM微米级的特征和区别,以及建造微生物岩的微生物群落对其层位上下地层的影响。     

复合菌剂M5对红螯螯虾(Cherax quadricarinatus)高密度养殖系统水质及其肠道微生物群落影响的初步研究

应用自制复合菌剂M5于红螯螯虾(Cherax quadricarinatus)的高密度养殖系统中,通过分析肠道菌群并监测养殖水质,研究了复合菌剂作用的效果及潜在的机理。结果显示,复合菌剂M5的使用可显著降低养殖水环境的pH值,降低污染物NH⁺₄、NO^-₂和COD的浓度,抑制弧菌属（Vibrio）中某些条件致病菌的生长。基于PICRUSt与KEGG数据库的功能预测及肠道菌群的群落分析,复合菌剂既可作为额外的营养补充物,缓解肠道群落之间对营养源的竞争,又可提高虾的消化能力、免疫力。新型复合菌剂M5可显著改善养殖水质并影响肠道菌群的组成与功能,从而提高养殖存活率。     

Molecular phylogenetic diversity of the microbial community associated with a high-temperature petroleum reservoir at an offshore oilfield

The microbial community and its diversity in production water from a high-temperature, water-flooded petroleum reservoir of an offshore oilfield in China were characterized by 16S rRNA gene sequence analysis. The bacterial and archaeal 16S rRNA gene clone libraries were constructed from the community DNA and, using sequence analysis, 388 bacterial and 220 archaeal randomly selected clones were clustered with 60 and 28 phylotypes, respectively. The results showed that the 16S rRNA genes of bacterial clones belonged to the divisions Firmicutes, Thermotogae, Nitrospirae and Proteobacteria, whereas the archaeal library was dominated by methanogen-like rRNA genes (Methanothermobacter, Methanobacter, Methanobrevibacter and Methanococcus), with a lower percentage of clones belonging to Thermoprotei. Thermophilic microorganisms were found in the production water, as well as mesophilic microorganisms such as Pseudomonas and Acinetobacter-like clones. The thermophilic microorganisms may be common inhabitants of geothermally heated specialized subsurface environments, which have been isolated previously from a number of high-temperature petroleum reservoirs worldwide. The mesophilic microorganisms were probably introduced into the reservoir as it was being exploited. The results of this work provide further insight into the composition of microbial communities of high-temperature petroleum reservoirs at offshore oilfields.     

惠东海龟湾水质生态学评价与微生物群落结构特征

惠东港口海龟国家级自然保护区是中国大陆仅存的海龟繁殖栖息地,监测其水体质量及微生物群落对于保护区日常管理和维护区域生态环境具有重要意义。根据地形分布特点,设置14个采样点对该保护区水域水质进行评价,同时采用高通量测序技术对微生物群落组成（细菌、真菌、微型真核生物）进行调查。结果表明：海龟湾水质定性评价为优,营养状态为贫营养。海龟湾海域微生物种类丰富,细菌分布于14门66科96属,变形菌门（Proteobacteria）(82.2%)为优势类群,其次是拟杆菌门（Bacteroidetes）(6.6%);真菌分布于3门16科22属,优势类群为子囊菌门（Ascomycota）(98.5%);微型真核生物群落主要由节肢动物门（Arthropoda）(59.9%)和顶复亚门（Apicomplexa）(16.5%)组成。比较两对微型真核生物引物扩增效果,发现物种组成差异显著,需同时使用才能客观反应海龟湾水域微型真核生物多样性。本研究为保护研究区域海洋生态系统健康提供科学依据。     

Comparison of microbial communities across sections of a corroding sewer pipe and the effects of wastewater flooding

This study investigated the variation in microbially induced concrete corrosion communities at different circumferential locations of a real sewer pipe and the effects of a wastewater flooding event on the community. Three distinct microbial community groups were found in different corrosion samples. The physico-chemical properties of the corrosion layers and the microbial communities were distinct for the cross-sectional positions within the pipe, ie ceiling, wall and tidal zones. The microbial communities detected from the same positions in the pipe were consistent over the length of the pipe, as well as being consistent between the replicate pipes. The dominating ceiling communities were members of the bacterial orders Rhodospirillales, Acidithiobacillales, Actinomycetales, Xanthomonadales and Acidobacteriales. The wall communities were composed of members of the Xanthomonadales, Hydrogenophilales, Chromatiales and Sphingobacteriales. The tidal zones were dominated by eight bacterial and one archaeal order, with the common physiological trait of anaerobic metabolism. Sewage flooding within the sewer system did not change the tidal and wall communities, although the corrosion communities in ceiling samples were notably different, becoming more similar to the wall and tidal samples. This suggests that sewage flooding has a significant impact on the corrosion community in sewers.     

基于高通量测序的禁牧对土壤微生物群落结构的影响

麋鹿的采食、躺卧和践踏行为均会对栖息地土壤环境造成影响,进而影响土壤微生物群落结构。利用高通量测序技术,分析江苏大丰麋鹿国家级自然保护区禁牧点和补饲点土壤细菌和真菌群落结构差异,并结合土壤理化性质探究禁牧对土壤微生物群落结构的影响。结果表明细菌群落的优势菌门为变形菌门,真菌群落的优势菌门为子囊菌门。禁牧改变了土壤微生物群落结构,在门水平上提高了变形菌门、放线菌门和担子菌门的相对丰度,降低了绿弯菌门、厚壁菌门和子囊菌门的相对丰度,禁牧点与补饲点土壤微生物群落多样性的相似性较低。冗余分析中,细菌受土壤环境因子的影响大于真菌,其中土壤pH是影响细菌和真菌群落最大的土壤环境因子。研究揭示了禁牧对土壤微生物群落结构的影响,为保护区制定麋鹿生境恢复方案提供参考。     

北京市妫水河底泥微生物群落结构特征

微生物对外界环境变化较为敏感,常被作为指示生物用于监测和反映水质情况。为满足延庆世园会和冬奥会举办对妫水河水质的调控要求,探讨妫水河底泥微生物群落结构特征及环境因子对其分布的影响。基于妫水河12个不同断面的水样和底泥样品,进行了水质、底泥理化性质分析,并对底泥的微生物群落结构特征进行了研究。结果表明,妫水河中、下游水体水质COD、NH~+_4-N、TN超标,其中上覆水TN含量与底泥TN含量呈极显著正相关(P=0.914);MiSeq高通量测序发现,妫水河底泥微生物共检出70门228纲1168属,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、绿菌门(Chlorobi)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)是妫水河底泥微生物群落结构中的主要菌门,在各个样品中相对丰度之和均占84%以上,其中变形菌门为第一优势门,占比达到45.3%—69.1%,而不同断面样品的优势菌属有所不同。妫水河底泥微生物群落丰度总体较高,多样性也相对较高,其中世园段D7点Ace丰富度指数和Shannon多样性指数均较其他点位低,分别为2673和6.56。RDA(redundancy analysis)分析表明,底泥氨氮和温度是影响其微生物群落结构的主要因子(F=2.92,P=0.038;F=2.81,P=0.014),妫水河底泥的优势反硝化菌属为脱氮单孢菌属和硫杆状菌属,其丰度与NH~+_4-N、水温呈正相关,同时与DO呈负相关。研究结果对妫水河水生态环境保护和水质管理提供数据支撑及理论指导意义。     

液固工艺山西陈醋发酵微生物群落组成、互作网络及溯源分析

【背景】传统山西陈醋是在开放环境下由多菌种固态发酵酿制而成,解析酿造过程中微生物群落的组成、互作网络及来源对认识和调控食醋发酵过程都具有重要意义。【目的】揭示山西陈醋酿造微生物群落的组成、演替、互作网络及来源。【方法】基于高通量测序技术揭示山西陈醋酿造过程中微生物群落的组成、演替和多样性;采用SPSS数据统计软件计算物种间的斯皮尔曼相关系数并利用Gephi软件对微生物群落互作网络进行可视化分析;采用快速期望最大化微生物源跟踪(fast expectation-maximization microbial source tracking, FEAST)方法解析发酵微生物群落的来源。【结果】山西陈醋酿造过程中有6个优势细菌属和5个优势真菌属(平均相对丰度大于1%);醋酸杆菌属(Acetobacter)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)和复膜孢酵母属(Saccharomycopsis)的平均相对丰度较高,分别为20.76%、30.38%和46.24%;醋酸杆菌属(Acetobacter)的相对丰度在醋酸发酵阶段逐渐增加,而乳酸杆菌属(Lactobacillus)在此阶段的趋势则相反。微生物群落互作网络结果显示魏斯氏菌属(Weissella)、乳球菌属(Lactococcus)、季也蒙酵母属(Meyerozyma)、Loigolactobacillus、Schleiferilactobacillus和地杆菌属(Geobacter)具有较高的连接度(连接度≥7);此外,醋酸杆菌属(Acetobacter)与魏斯氏菌属(Weissella)、Schleiferilactobacillus、Loigolactobacillus、乳球菌属(Lactococcus)、季也蒙酵母属(Meyerozyma)具有显著的拮抗作用。来源追溯结果显示糖化发酵第2天样品中有1.02%的细菌群落和77.04%的真菌群落来源于大曲;在醋酸发酵第1天样品中有0.93%的细菌群落和52.82%的真菌群落来源于火醅。【结论】为了解山西陈醋酿造过程中微生物群落的组成、演替、互作网络和解释酿造微生物来源提供了重要的理论数据。