三峡库区水体中硫氧化菌的群落多样性

【目的】探究三峡库区干流和支流水体硫氧化菌群落组成和多样性及其与水体理化性质的相关性。【方法】于2017年3月在三峡库区支流和干流共选取9个采样点,测量各采样点水体理化参数,针对水体样品的sox B基因进行系统发育分析、聚类分析和多样性分析,并分析水体理化性质与硫氧化菌群落组成和多样性的相关性。【结果】克隆文库分析显示,本研究的三峡库区水体样品中硫氧化菌分属于α-Proteobacteria和β-Proteobacteria纲,其中β-Proteobacteria的硫氧化菌是群落构成主体,在干流和支流的采样点中相对丰度均高于95.6%。聚类分析和主坐标分析(PCo A)显示,各支流采样点之间以及支流样点和其对应干流样点之间的硫氧化菌群落构成差异较大,而干流采样点间硫氧化菌群落构成差异较小。Mantel检验结果显示,硫氧化菌群落组成与水体的温度、盐度、溶氧量、藻含量和p H等理化参数呈显著(P0.05)相关。Pearson相关性分析显示硫氧化菌的群落多样性与藻含量和DIC呈现显著负相关。【结论】三峡库区支流和干流水体中硫氧化菌主要由β-Proteobacteria纲构成,库区干流水体中硫氧化菌群落构成较为相似,而不同支流水体中的硫氧化菌群落构成差异较明显,并且支流和对应干流交汇处的水体中硫氧化菌群落组成差异明显,水体理化性质是导致这一差异的重要原因之一。     

化能自养硫氧化细菌Halothiobacillus sp.LS2介导的以乙炔为电子受体的硫氧化反应

【目的】探究化能自养硫氧化细菌Halothiobacillus sp. LS2介导的以乙炔为电子受体的厌氧硫氧化反应。【方法】稀释涂布法测定细胞生长情况,离子色谱仪测试硫氧化动力学中SO_4~(2–)和S_2O_3~(2–)以及基于相对荧光定量法的基因表达分析。【结果】尽管菌株LS2在以氧气为电子受体时的最大反应速率V_(max)更高,但在厌氧条件下且以乙炔为电子受体时,菌株LS2的生长量是氧气为电子受体时的2倍,且硫氧化酶基因soxB的表达量显著高于氧气作为电子受体时。【结论】菌株LS2不仅可以以乙炔为电子受体完成厌氧硫氧化反应,且这一代谢过程的产能效率较有氧硫氧化过程更高。本研究首次发现了微生物介导的以乙炔为电子受体的厌氧硫氧化反应,对丰富硫的生物地球化学循环理论有积极意义。     

滇藏热泉arxA基因型厌氧砷氧化原核微生物多样性及其影响因素

【目的】探究滇藏地区热泉沉积物微生物及arxA基因的多样性及其影响因素。【方法】采用Illumina MiSeq高通量测序技术和统计学的分析方法,针对3个滇藏地热区的22个样点,进行地球化学分析及微生物多样性分析,并分析其与环境因子之间的相关性。【结果】沉积物微生物群落主要门类及其丰度占比为Chloroflexi(21.27%)、Deinococcus-Thermus(17.25%)、Aquificae(13.39%)、Proteobacteria(9.27%)、Acetothermia(8.3%)、Bacteroidetes(4.96%)与Crenarchaeota(4.57%);具有arxA基因的微生物主要门类及其丰度占比分别为Proteobacteria(64.87%)、Bipolaricaulota (9.55%)、Deinococcus-Thermus (6.42%)与Crenarchaeota (4.05%);不同地热区优势种群有所差异,主要受温度、pH值、砷浓度、总溶解固体(TDS)及海拔等因素的影响,Mantel检验呈显著相关性(P<0.001)。【结论】沉积物中...     

冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌多样性及其硫氧化特性

冲绳海槽热液区独特的地质环境孕育了特殊的生物群落,硫氧化细菌作为生物地球化学循环的重要参与者在热液生态系统中发挥着至关重要的作用。【目的】通过硫氧化菌株的分离培养揭示冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性和硫氧化活性。【方法】采用多种培养基对冲绳海槽热液区不同沉积物样品中的硫氧化细菌进行富集培养和分离纯化;利用16S rRNA基因序列确定硫氧化细菌的分类地位并进行系统发育分析;采用碘量法对典型硫氧化菌株硫氧化活性进行检测。【结果】本研究从冲绳海槽热液区样品中共分离鉴定85株硫氧化细菌,分属于α-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌门和厚壁菌门,优势属为氢弧菌属(Hydrogenovibrio)、拉布伦氏菌属(Labrenzia)、深海海旋菌属(Thalassospira)和海杆状菌属(Marinobacter)。硫氧化活性检测结果表明,7株典型硫氧化菌株对硫代硫酸钠的降解活性介于31%–100%之间,其中泰坦尼克号盐单胞菌SOB56 (Halomonas titanicae SOB56)、南极海杆状菌SOB93(Marinobacter antarcticus SOB93)、印度硫氧化粗杆菌SOB107 (Thioclava indica SOB107)和嗜温氢弧菌CJG136 (Hydrogenovibrio thermophiles CJG136)可以完全降解硫代硫酸钠。【结论】冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性丰富,为研究该热液区的硫循环过程提供了实验材料和理论基础,多种硫氧化活性菌株的获得极大地丰富了菌种资源,为探究深海热液区硫循环的能量代谢途径和分子机制奠定基础。     

深海热液生物共附生可培养硫氧化细菌的多样性及硫氧化特性

[背景]深海热液环境中存在大量H2S及含硫化合物,许多微生物与大型生物形成了紧密的共生体系,例如硫氧化细菌,它们利用其独特的代谢体系协助宿主更好地适应极端环境,但目前尚未对热液底栖生物共附生的硫氧化细菌进行培养鉴定和功能分析.[目的]了解深海热液生物共附生硫氧化细菌的种群特征和功能特征,筛选出深海热液生物共附生微生物中...     

三峡库区水体中固氮微生物多样性及其影响因素

【目的】研究分析不同时空条件下三峡库区水体固氮微生物多样性,并探讨其与地球化学参数的相关性。【方法】采集三峡库区不同时间(三月份和六月份)和空间(干流与支流)的水体样品,对其进行地球化学参数分析,并通过构建克隆文库分析样品中固氮功能基因(nifH)的多样性进而探讨其与水体地化参数的相关关系。【结果】统计分析显示三峡库区水体固氮微生物α-多样性和群落组成具有时空差异。支流水体样品的固氮微生物α-多样性高于干流水体样品;六月水体样品的固氮微生物α-多样性高于三月水体样品。三峡库区三月水体样品中的固氮微生物群落以Proteobacteria (50.3%)和Firmicutes (40.0%)为主;六月水体样品的固氮微生物群落以Proteobacteria(48.4%)、Firmicutes(25.4%)和Cyanobacteria(19.0%)为主。Mantel检验结果显示:固氮微生物群落结构的差异与温度、pH和DIC等地球化学参数具有显著(P0.05)相关性,其中温度和pH的相关性系数最大。【结论】三峡库区固氮微生物的种群结构和多样性具有时空差异,影响三峡水库水体中固氮微生物群落结构与多样性的主要环境因素为温度和pH,同时浊度、DIC、氨氮也对库区水体固氮微生物群落结构和多样性有一定的影响。     

嗜酸硫氧化细菌消解元素硫的研究进展

浸矿酸性环境下,金属硫化矿在Fe3+作用下,经过硫代硫酸盐途径或多聚硫化氢途径而分解的过程中导致大量元素硫的累积,进而可能在金属硫化矿表面形成疏水元素硫层,阻碍金属离子的进一步浸出。酸性环境下,惰性元素硫的消解必须借助嗜酸硫氧化细菌来实现。该消解过程包括嗜酸硫氧化细菌对元素硫的吸附、转运以及氧化转化等过程。本文对近年来嗜酸硫氧化细菌消解元素硫过程的相关研究进行了全面评述,认为有关嗜酸硫氧化细菌消解元素硫的分子机制的清晰阐述还有待人们通过对消解过程的各个环节的分子机制进行大量研究来实现。     

硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展

硫,作为生物必需的大量营养元素之一,参与了细胞的能量代谢与蛋白质、维生素和抗生素等物质代谢。自然界中,硫以多种化学形态存在,包括单质硫、还原性硫化物、硫酸盐和含硫有机物。硫氧化是硫元素生物地球化学循环的重要组成部分,通常是指单质硫或还原性硫化物被微生物氧化的过程。硫氧化细菌种类繁多,其硫氧化相关基因、酶和途径也多种多样。近几年,相关方面的研究已取得很多进展,但在不同层面仍存在一些尚未解决的科学问题。本文主要围绕硫氧化细菌的种类及硫氧化途径的研究进展进行了综述。     

中度嗜热硫氧化细菌的分离及其特性

从我国酸热环境采样,在硫代硫酸钠洋菜平板上通过单菌落形成,分离到四株类似氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）的中度嗜热硫氧化细菌,称作 MS（MS252,MS272,MS281,MS301）。MS菌落微小（0．5～1．0mm）半透明,延长培养时间时呈浅褐色。细胞杆状（0．5～0,8X1．0～2．0um）,极生鞭毛,运动,G（一）。所有菌株最适生长温度为45℃;最适生长初始pH为 3．0～3．5,范围为 1．0～5．5（MS252,MS301）T1．6～6．0（MS272,MS281）。MS272DNA中G＋C含量为57mol％,其它三株均为60mol％。它们与中温的氧化硫硫杆菌一样,能利用元素硫、硫代硫酸纳作能源,以二氧化碳为碳源,自养生长产生硫酸。这些茵不能利用有机营养,为专性无机化能自养菌。它们也不能氧化亚铁（FeSO₄）和硫化物如黄铁矿（FeS₂）。二种菌不同之处在于后者生长温度范围较低（10～37℃）,DNA中G＋C含量较低（50～52mol％）。因此本工作分离的MS菌应定为硫杆菌属的一个新种,称作嗜热氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thermothiooxidans sp.nov.）。     

高通量测序分析云南腾冲热海热泉微生物多样性

【背景】云南腾冲热海热泉中蕴含着丰富的极端微生物资源。【目的】揭示云南腾冲热海热泉中微生物物种多样性及群落结构差异,发掘酸性热泉中铁、硫氧化功能微生物。【方法】采用Illumina HiSeq高通量测序技术对3处热泉15个水体样品中微生物16SrRNA基因V4-V5区进行测序及生物信息学分析。【结果】3处热泉中共获得578061条有效序列,聚类为141个可操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU),包括19个门66个属。鼓鸣泉(GMQ)、蛤蟆嘴(HMZ)、黄瓜箐(HGQ)3处热泉均以泉古菌门(Crenarchaeota)和厚壁菌门(Firmicute)为主。从属水平分析,碱性热泉鼓鸣泉(GMQ)和中性热泉蛤蟆嘴(HMZ)分别注释到37、32个属,优势属均为芽孢杆菌属(Bacillus)和热棒菌属(Pyrobaculum)。酸性热泉黄瓜箐(HGQ)共注释到20个属,优势属为酸杆菌属(Acidibacillus)和酸硫杆状菌属(Acidithiobacillus),此外,具有铁、硫氧化潜力的菌属有喜酸菌属(Acidicaldus)、硫化芽孢杆菌属(Sulfobacillus)、硫化叶菌属(Sulfolobus)及生金球菌属(Metallosphaera)等,进一步通过硫氧化培养基分离获得了这些菌属中的纯菌株。【结论】云南腾冲热海热泉水体中蕴含丰富的微生物资源,热泉间微生物物种组成差异明显;酸性热泉中存在多种具有潜在铁、硫代谢功能的菌种;未分类类群、非培养类群丰度很高,尤其是蕴藏着可观的古菌资源。     

Thiobacillus sajanensis sp. nov., a new obligately autotrophic sulfur-oxidizing bacterium isolated from Khito-Gol hydrogen-sulfide springs, Buryatia

Four strains of rod-shaped gram-negative sulfur-oxidizing bacteria were isolated from Khoito-Gol hydrogen-sulfide springs in the eastern Sayan Mountains (Buryatia). The cells of the new isolates were motile by means of a single polar flagellum. The strains were obligately chemolithoautotrophic aerobes that oxidized thiosulfate (with the production of sulfur and sulfates) and hydrogen sulfide. They grew in a pH range of 6.8–9.5, with an optimum at pH 9.3 and in a temperature range of 5–39°C, with an optimum at 28–32°C. The cells contained ubiquinone Q-8. The DNA G+C content of the new strains was 62.3–64.2 mol %. According to the results of analysis of their 16S rRNA genes, the isolates belong to the genus Thiobacillus within the subclass Betaproteobacteria. However, the similarity level of nucleotide sequences of the 16S rRNA genes was insufficient to assign the isolates to known species of this genus. The affiliation to the genus Thiobacillus was confirmed by DNA-DNA hybridization of the isolates with the type strain of the type species of the genus Thiobacillus, T. thioparus DSM 505^T (= ATCC 8158^T). Despite the phenotypic similarity, the hybridization level was as low as 21–29%. In addition, considerable differences were revealed in the structure of the genes encoding RuBPC, the key enzyme of autotrophic CO₂ assimilation, between the known Thiobacillus species and the new isolates. Based on molecular-biological features and certain phenotypic distinctions, the new isolates were assigned to a new Thiobacillus species, T. sajanensis sp. nov., with the type strain 4HG^T (= VKM B-2365^T).     

Ecophysiology of lithotrophic sulfur-oxidizing <Emphasis Type="Italic">Sphaerotilus</Emphasis> species from sulfide springs in the Northern Caucasus

Six strains of sulfur-oxidizing bacteria of the known organotrophic species Sphaerotilus natans were isolated from two North Caucasian sulfide springs. Similar to known colorless sulfur bacteria, all the strains accumulated elemental sulfur when grown in media with sulfide. Unlike previously isolated S. natans strains, new isolates had higher temperature growth optimum (33–37°C) and variable metabolism. All the strains were capable of organotrophic, lithoheterotrophic, and mixotrophic growth with sulfur compounds as electron donors for energy metabolism. Variable metabolism of new Sphaerotilus isolates is a highly important adaptation mechanism which facilitates extension of their geographic range and supports their mass development in new habitats, e.g. sulfide springs. Within the cluster of new isolates, the physiological heterogeneity was shown to result from the inducible nature of the enzymes of oxidative sulfur metabolism and from their resistance to aerobic cultivation.     

硫氧化细菌源单质硫的生成、转运和回收

单质硫(硫粒)是硫化物生物氧化的中间产物.按化学计量式精准调控O/S比(溶解氧与硫化物的摩尔比),单质硫可成为硫氧化细菌(Sulfur-oxidizing bacteria,SOB)的主要代谢产物.根据单质硫的分布,单质硫可分为胞内硫粒和胞外硫粒.单质硫由胞内向胞外的跨膜转运过程是泌硫型SOB的重要生理特征.从生物脱硫...     

海岸盐沼湿地土壤硫循环中的微生物及其作用

硫及硫化合物的动态循环是海岸盐沼湿地的重要组成部分,硫酸盐还原菌(SRB)和硫氧化菌(SOB)是推动硫循环的重要微生物。硫酸盐还原菌把硫酸盐还原为硫化物,同时消耗土壤中的有机物质;硫氧化菌把还原性硫化合物氧化为硫酸盐,缓解土壤中硫化物的积累,它们共同维持硫循环的动态平衡。本文综述了海岸盐沼湿地土壤中硫的存在形式、硫的地球化学循环以及在硫循环过程中扮演重要角色的硫酸盐还原菌和硫氧化菌的生物多样性、活性测定方法及其生态学意义等的最新研究进展,并提出了存在的问题及研究展望。     

南大西洋深海热液区可培养硫氧化微生物多样性及其硫氧化特性

【目的】探索南大西洋热液环境中的硫氧化细菌多样性并研究其硫氧化特性。【方法】通过富集培养和分离纯化获得硫氧化细菌,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析富集菌群组成结构,采用离子色谱法对获得的硫氧化细菌硫氧化特性进行检测。【结果】从南大西洋深海环境样品中共分离到48株菌,分属于alpha-Proteobacteria(28株,58.3%)、Actinobacteria(11株,22.9%)和gama-Proteobacteria(9株,18.8%)共3个门,其中Thalassospira、Martelella和Microbacterium为优势属。DGGE结果表明深海热液环境样品中微生物多样性丰富且不同站位存在差异。硫氧化特性研究结果表明,约60%的分离菌株具有硫氧化能力,可以氧化S_2O_3~(2–)生成SO_4~(2–)。获得一株硫氧化能力较强的潜在新种L6M1-5,在实验条件下可高效氧化S_2O_3~(2–),最大氧化速率可达0.56 mmol/(L·h)。【结论】南大西洋深海热液环境中可培养硫氧化细菌多样性丰富,为研究热液环境中的硫循环过程提供了实验材料和理论参考;同时高效硫氧化菌的获得,为工业化含硫废水的处理提供了良好的菌种资源。     

Kinetic quantitation of sulfur-oxidizing bacteria adsorbed on sulfur

A hyperbolic equation was fitted to the time dependence of Thiobacillus ferrooxidans adsorption on sulfur. This procedure allowed the determination of an asymptote value which represented a free cell count at equilibrium. The data thus obtained were used to calculate the numbers of adsorbed bacteria without attainment of equilibrium. The maximum number of adsorbed bacteria based on the Langmuir isotherm was 8.3 × 10⁹ per g of sulfur.