厌氧氨氧化污泥中效应菌的分子生物学研究

对具有厌氧氨氧化作用的细菌进行更深入的分析和了解有助于该新型生物脱氮过程在实践中的应用,采用分子生物学方法从已培养的具有厌氧氨氧化活性的污泥中提取细菌总DNA,经纯化、特异引物PCR扩增、克隆、测序等过程,得到厌氧氨氧化菌部分16S rDNA序列(长度为836bp),少部分克隆具有1～2个碱基的突变。此外,进化分析结果显示培养获得的细菌与已发现的Candidatus Brocadia anammoxidans、Anaerobic ammoniumoxidizing Planctomycete、Uncultured anoxic sludge bacterium KU1细菌在进化上关系较近,但比对分析结果表明所研究的细菌与上述细菌的DNA序列相似度不高,这表明自然环境中还存在一种以前未被发现的可进行厌氧氨氧化的细菌。     

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

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。     

厌氧氨氧化生物脱氮技术的研究进展

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下,厌氧氨氧化混合菌直接以NH4 为电子供体,以NO3-或NO2-为电子受体,将NH4^ 、NO3-或NO2-转变成N2的过程。厌氧氨氧化作为一种新型的污水处理工艺具有较高的理论意义和良好的应用前景。本文主要阐述了厌氧氨氧化生物脱氮技术原理、厌氧氨氧化的可能途径、方法及其应用现状,并且讨论了厌氧氨氧化反应的微生物学机理和厌氧氨氧化工艺的开发,提出了今后研究的主要方向。     

单级自养脱氮系统亚硝化菌株的分离、鉴定及定性

[目的]研究单级自养脱氮系统中亚硝化菌株的培养及代谢特征,为系统运行操控提出理论指导.[方法]从单级白养脱氮系统活性污泥中采集微生物样品,经过4次富集和分离过程,最终获得一株亚硝化能力较强的菌株Nl,通过显微镜观察及16S rDNA序列分析鉴定该菌株,研究摇瓶装量、pH、温度及底物浓度对其代谢过程的影响.[结果]该菌株与Nitrosomonas sp.NL7(AY958677)、Nitrosomonas AS1(EF016119)、Nitrosomonas sp.Is32(AJ621027)相似性分别为97%、96%和96%,对氧气需求量存在较严格要求,pH及温度对其氨氧化活性具有明显的影响,最适条件分别为pH8.0和30℃,在氨氮浓度80-800 mg/L较宽的底物浓度范围内具有活性,当氨氮浓度高达800 mg/L时,其氨氧化活性没有受到明显的抑制.[结论]该N1菌株为亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp.),与已有报道的其它亚硝化菌相比,N1对氨氮有较强降解能力及较广的浓度适应范围.     

废水自养生物脱氮技术研究进展

基于短程硝化和厌氧氨氧化的自养脱氮工艺是生物脱氮领域研究的热点,它的发现为低碳氮比废水的处理提供了新的思路。近些年来,人们陆续开发了SHARON、ANAMMOX、CANON、OLAND等自养生物脱氮工艺,进一步推动了高效、低耗脱氮技术的开发和研究。本文从工艺原理、特点等方面,对自养生物脱氮工艺的国内外研究状况进行了总结和对比,并提出了存在的问题及发展方向。     

基于氨单加氧酶基因的自养脱氮菌群结构分析

全程自养脱氮是一种在高氨氮低溶氧条件下完全由自养菌群作用脱除氮素的现象.以全程自养脱氮污泥为研究对象,特异性扩增氨单加氧酶活性基因amoA片段,建立克隆文库并对克隆序列进行系统发育学分析,考察全程自养脱氮系统从建立到退化过程中氨氧化菌的结构变迁.结果表明:Nitrosomonas oligotropha和Nitrosomonas europaea细菌是系统中的主要氨氧化菌,而随着系统的退化前者逐渐被后者完全取代,而氨氧化菌的种群变迁可能并不是全混流系统全程自养脱氮效率下降的原因.     

厌氧氨氧化组合脱氮工艺研究进展

厌氧氨氧化工艺是一项高效、低耗的生物脱氮工艺,但受限于底物类型、硝氮积累等问题,其在主流应用中仍然面临一些挑战。近些年来,针对上述问题,厌氧氨氧化组合工艺得到了广泛关注。通过对近年来所开发的厌氧氨氧化组合工艺,从工艺原理、优缺点、影响因素、工艺拓展性及其在推广应用中存在的关键瓶颈等角度进行探讨,并结合课题组相关工作,展望了厌氧氨氧化组合工艺在城市生活污水处理中的发展前景。     

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。     

溶解氧对单级自养脱氮系统功能菌数量的影响

摘要：【目的】研究溶解氧（Dissolved oxygen, DO）对单级自养脱氮系统功能菌数量的影响,为系统运行操控提出理论指导。【方法】从不同DO水平下的单级自养脱氮反应器中,分别提取活性污泥及生物膜样品基因组DNA,通过特异引物扩增系统内亚硝化菌（Ammonia oxidizing bacteria, AOB）、硝化菌（Nitrite oxidizing bacteria, NOB）及厌氧氨氧化菌（Anaerobic ammonia oxidizing bacteria, ANAMMOX）基因序列,PCR产物经回收克隆测序后,证实扩增产物为AOB、NOB及ANAMMOX 16S rDNA 保守序列,以含该序列的重组质粒作为定量PCR标准品。用荧光定量PCR技术对单级自养脱氮系统中各类功能菌进行定量分析。【结果】高DO有利于亚硝化菌AOB及硝化菌NOB生存,同时,活性污泥中AOB、NOB数量多于生物膜。DO对厌氧氨氧化菌ANAMMOX数量影响明显,高DO浓度将对ANAMMOX数量产生直接抑制,低DO浓度水平时,由于系统内缺乏厌氧氨氧化反应的电子受体NO3-或NO2-,也将间接影响ANAMMOX数量。【结论】本试验研究条件下,DO为(曝气)2.0/(停曝) 0.4 mg/L时系统运行效能最佳,ANAMMOX数量最多,AOB、NOB及ANAMMOX在此时构成一个协同代谢的稳定状态。     

海因酶与氨甲酰水解酶产生菌的鉴定及分布

利用Biolog微生物鉴定系统和16S rDNA序列分析相结合的方法对自行筛选的24株海因酶和氨甲酰水解酶产生菌进行了鉴定。海因酶与氨甲酰水解酶产生菌主要分布在Bacillus,Geobacillus,Brevibacillus,Aneurinibacillus,Microbacterium,Pseudomonas,Kurthia和Empedobacter等菌属,特别的是,Kurthia和Empedobacter是新的海因酶和氨甲酰水解酶产生菌属,说明海因酶和氨甲酰水解酶产生菌在细菌中分布较广泛。进一步分析比较发现,D-海因酶产生菌主要分布于Pseudomonas,Agrobacterium等菌属中,而大部分L-海因酶产生菌分布于Bacillus,Geobacillus,Microbacterium等菌属中,说明D-海因酶产生菌与L-海因酶产生菌分布特点具有一定的种属倾向性。这些工作不仅提供了多种海因酶和N-氨甲酰水解酶的生物材料,而且对双酶的结构与功能及分子进化研究等具有重要意义。     

大蒜内生细菌的分离及拮抗菌筛选与鉴定

利用常规分离方法对大蒜鳞茎进行内生细菌的分离,采用对峙法和平板涂布法对分离的内生菌进行拮抗试验研究,并对菌株DSP6进行16S rDNA全序列鉴定。结果表明:分离得到19株内生细菌,其中10株菌对2种以上植物病原真菌有不同程度的抑制作用,占分离菌总数的52.6%,DSN7对番茄早疫病的抑菌圈半径最大,为13mm;17株菌对5种病原细菌中至少1种有抑制作用,占分离菌总数的89.5%,其中菌株DSP3对大肠杆菌的抑菌圈半径最大,达到10 mm;菌株DSP6对供试的9种病原菌有较强的抑菌作用,且抑菌圈平均半径最大,为6.88mm;16S rDNA全序列鉴定显示,菌株DSP6与芽孢杆菌属Bacillus axarquiensis相似性为100%,表明菌株DSP6为Bacillus axarquiensis。     

一株甲烷利用菌的分离、鉴定和性能研究

目的：研究土壤中能利用甲烷的细菌类型及特性。方法：运用传统的富集、分离、纯化方法得到1株甲烷利用菌,结果：该菌株在显微镜下呈球形,在液体培养基中生长72h后OD值可达到0.8左右,其最适生长温度30℃,最佳pH值7左右。对该菌株进行了16SrDNA扩增,测序结果表明其与Pseudoxanthomonas菌属的序列相似性为93%,其生理生化特征和分子鉴定结果表明,该菌与假黄单胞菌为不同的属。甲烷消耗气相色谱分析结论显示,120h后培养瓶中的甲烷浓度降低60%左右,说明该菌株具有较好的利用甲烷的性能。     

一株石油烃降解菌分子鉴定及特性分析

从受污海水中分离筛选了具有石油烃降解能力的降解菌Bac1020,经PCR扩增得到1 497 bp长16S rDNA序列,通过Blast比对,与主要石油烃降解菌属16S rDNA序列构建系统发生树,鉴定其为不动杆菌(Acinetobactersp.)。降解菌(Acinetobactersp.)在72 h内生长稳定,对石油烃的降解率随时间的延长而不断增加。建立了快速筛选及鉴定石油烃降解菌的方法,应用于海洋石油烃污染的生物降解。     

滑桃树不同器官伴生细菌多样性的分子特征

应用不依赖于培养的16S rRNA基因技术,揭示滑桃树根皮、茎皮以及种子伴生细菌的种类多样性,为建立伴生细菌的宏基因组文库奠定基础。基于我们新近发表的植物伴生菌富集方法,建立富集和未富集样品的全长16S rRNA基因文库,随机挑取至少100个克隆进行酶切分型并测序,根据16S rDNA的部分序列推测其所属伴生菌的种类。结果表明,所检测的细菌克隆大部分属于γ-Proteobacteria,有少量来源于α-Proteobacteria或放线菌（Actinobacteria）,也包括不可培养或分类地位不明确的细菌。经过富集,16S rRNA基因文库中细菌克隆的比例和序列多样性显著增加,根皮的伴生细菌种类最为丰富,其次是成熟种子和茎皮;幼嫩种子16S rDNA文库的细菌克隆比例较小（1．18％）,说明幼嫩种子的伴生菌最少。     

家蚕肠道产淀粉酶细菌的分离鉴定及其酶基因的克隆与表达

从家蚕(Bombyx mori L.)5龄幼虫肠道分离鉴定产淀粉酶细菌菌株以用作微生态制剂的研究,并对该菌α-淀粉酶基因进行克隆、序列分析及在大肠杆菌中原核表达.通过含淀粉NA培养基筛选分离得到产淀粉酶菌,通过形态学观察及16S rDNA序列分析鉴定其种属,DNS法测定酶活,并设计了淀粉酶基因引物进行克隆,构建了DZ-...     

大莲湖池杉林湿地土壤可培养细菌的分离与鉴定

采用牛肉膏蛋白胨培养基培养,从大莲湖池杉林土壤中共分离得到20个菌落形态不同的菌株。通过对这些菌株的形态、培养特征、生理生化特征的研究以及16S rDNA序列分析,初步确定这些菌株分别属于假单胞菌属(Pseudomonas)、芽胞杆菌属(Bacillus)、红球菌属(Rhodococcus)、北里孢菌属(Kitasatosporia)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacte-rium)和丛毛单胞菌属(Comamonas)等9个属细菌。其中芽胞杆菌属和不动杆菌属细菌是优势菌,分离到的红球菌属、北里孢菌属、鞘氨醇杆菌属和丛毛单胞菌属细菌在国内湿地土壤中报道较少。     

一株中度嗜热嗜酸细菌的分离与分子鉴定

用稀释分离法,从云南某温泉分离得到一株中度嗜热嗜酸细菌YN06。该菌株短杆状,革兰氏阴性,菌体大小为(0．3-0．5)μm x(1-2．2)μm。16S rDNA和16S—23S间隔区序列分析表明,YN06与嗜酸硫杆菌属的喜温硫杆菌处于同一进化树分支中,相似性均高达99%以上,因此该菌株被鉴定为喜温硫杆菌。     

一株抗玉米纹枯病内生细菌的分离鉴定及其抗病促生作用

玉米纹枯病是玉米主要的真菌病害,从优良玉米品种川单13号中分离到一株对玉米纹枯病菌具有明显抑制作用并能够促进玉米生长的内生细菌.通过形态、生理生化特性分析以及16SrDNA序列同源性比较,鉴定该菌株为枯草芽孢杆菌.盆栽试验表明,菌株能够抑制玉米纹枯病的发生,抑菌率为 43.01%,促生试验表明,该菌能够显著促进玉米苗的生长,促生作用与植物生长刺激素(IAA)和效果相似,显示出良好的开发前景.     

基于核糖体基因序列快速鉴定产脂肪酶微生物

利用含罗丹明B的橄榄油检测平板从中国各省市油污土壤中分离、筛选产脂肪酶微生物菌株,扩增细菌的核糖体基因16S rDNA序列和真菌的ITS2序列,分析核糖体基因簇DNA,并结合形态学特征从而对产脂肪酶菌株进行分子生物学鉴定.核糖体基因16S rDNA序列分析及系统发育分析表明,分离得到的产脂肪酶细菌分别属于枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcaligenes)、洋葱伯克霍尔德氏(Burkholderia cepacia)、琼氏不动杆菌(Acinetobater jurii)、嗜麦芽窄食单孢菌(Stenotrophomonas maltophilia)和荧光假单胞菌(Pseudomonas sp.);真菌核糖体基因转录间隔区(ITS2)序列及同源性分析表明产脂肪酶真菌分别属于黑曲酶(Aspergillus niger)、白地酶(Galactomyces geotrichum)、解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)、丝孢酵母(Trichosporon guehoae)和假丝酵母(Candida sp.).研究结果表明,核糖体基因簇的DNA分析技术为从自然界分离、鉴定产脂肪酶菌种提供了一种快速有效的手段,为产脂肪酶微生物资源开发利用奠定了技术基础.