微生物电极快速测定微生物浓度的研究

利用前文所描述的微生物电极,测定了酵母菌、大肠杆菌和枯草杆菌三种微生物的标准曲线。其基本原理是：微生物在厌氧条件下将硫茧还原,还原态硫堇在阳极上氧化,而电流的最大上升速率与微生物的浓度成线性关系。对酵母菌、大肠杆菌和枯草杆菌的检测低限分别为5×10⁵、2×10⁶和1×10⁵ cells／ml。检测时间一般少于20min,重现性误差小于5％．本文还讨论了温度、染料浓度和磁搅拌转速等因素对微生物浓度测定的影响。     

马肝醇脱氢酶催化有机硅酮不对称还原反应动力学

探讨了马肝醇脱氢酶(HLADH)催化三甲基硅乙酮及其碳结构类似物不对称还原反应动力学.结果表明,在酶浓度低于150 mg/L时,底物浓度与反应初速度的关系符合米氏动力学方程;HLADH催化三甲基硅乙酮不对称还原反应的K_m、v_max和E_a分别为2.67 mmol/L、0.118 mmol/(L·min·mg)和37 kJ/mol, 其碳结构类似物的相应值分别为3.56 mmol/L、0.084 mmol/(L·min·mg)和61 kJ/mol.     

应用FIA型微生物传感器测定谷氨酸含量的研究

目前应用酶或微生物细胞作为分子识别元件构建生物传感器测定谷氨酸含量的研究引起了广泛的兴趣,并陆续有实例报道。在这些报道中人们依据不同的酶催反应选择相应的离子选择性电极,如CO₂电极、NH₄⁺电极等,而测量对象有直接的测定谷氨酸,也有测定谷氨酸单钠的间接测定法。本文选用了可固定大量细胞的固定化细胞柱与流动注入法相结合的测量方法,并根据细胞柱的动力学模型分析动态响应曲线,计算测量结果,提高了测量精度,扩大了测量范围。     

谷氨酸棒状杆菌尿素传感器的研究

基于腺酶催化尿素分解产生氨,以氨气敏电极为基础电极,用含脲酶丰富的谷氨酸棒状杆菌研制成测定尿素的微生物传感器.在30℃、pH8.0、0.1mol/L磷酸盐缓冲液中,该传感器的线性范围为1.1×10^-4～1.4×10^-2mol/L,斜率为51.2mV/decade,检测下限为1.0×10^-5mol/L,寿命可达45d.考察了传感器响应初速和底物浓度之间的关系,测定了微生物膜中脲酶的表观米氏常数K_m及最大响应初速v_m.     

快速测定BOD的微生物传感器

异常汉逊氏酵母菌(Hansenula anomala var schneggil)细胞经海藻胶固定,与氧电极组装成BOD传感器。采用恒容动态法,可在5分钟内完成一个样品BOD的测定。用于某些污水测定时,与BOD₅²⁰法有较好的相关性。传感器可使用90天和测定650次以上。     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的研究进展

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC)是一种将人工湿地技术(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)结合在一起的新型污水处理系统,其产电机理是产电微生物在底层湿地(阳极)的厌氧条件下生成电子,通过外电路传递到表面湿地(阴极)完成氧化还原反应。但是,近几年来,关于CW-MFC研究的文章较少且研究深度较浅。综述了电极材料、水力条件、湿地植物及微生物等条件对CW-MFC污水处理能力和产电能力的影响。在电极材料方面,选用导电性、吸附性及有效面积大的材料作为电极可有效提高CW-MFC产电与去污能力;在水利条件方面,在HRT为2-3 d的条件下,应选用升流式或升流-降流式的入水方式;湿地植物方面,种植湿地植物的CW-MFC在去污和产电能力上都要优于未种植植物的CW-MFC;微生物方面,阴极与阳极的微生物群落结构存在明显的差异,但存在的产电菌的种类却十分相似。CW-MFC中存在的常见产电微生物主要包括地杆菌属(Geobacter)、脱硫叶菌属(Desulfobulbus)、假单胞菌属(Pseudomona)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等。最后对CW-MFC的研究方向进行了分析,以期为CW-MFC的实际应用提供理论依据。     

喀斯特峰丛洼地不同退耕还林还草模式的土壤微生物特性

以坡耕地为对照,研究了喀斯特峰丛洼地任豆、香椿、板栗、柑橘、任豆+桂牧1号、桂牧1号和撂荒7种常见退耕还林还草模式下土壤微生物种群数量、微生物量碳氮磷及其分形特征和主要土壤酶活性特征。结果表明,不同退耕还林还草模式土壤微生物种群数量组成不同,除任豆模式外其他退耕还林还草模式均能提高土壤微生物总数量;不同退耕还林还草模式(除任豆模式外)土壤微生物量碳(MB_C)含量极显著增加,撂荒地最高,土壤微生物量氮(MB_N)含量变化范围不大,呈下降趋势,土壤微生物量磷(MB_P)含量的变异很大,香椿、板栗、撂荒和桂牧1号模式显著或极显著高于坡耕地;土壤MB_C与细菌数量的关系最相关(D=-4.07,R=0.81,P<0.01),其次为MB_C与放线菌数量(D=3.82,R=0.44,P<0.05),再次为MB_N与真菌数量(D=0.58,R=0.61,P<0.01),MB_C与真菌数量、MB_N与细菌、放线菌数量以及MB_P与细菌、真菌、放线菌数量之间不存在分形关系;不同退耕还林还草模式(除桂牧1号模式外)均显著或极显著增加了土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性。总之,不同退耕还林还草模式均改善了土壤微生物特性,为喀斯特峰丛洼地脆弱生态系统恢复与重建提供了重要依据。     

Nafion膜固定的亚甲基蓝为介体的生物传感器

制成了以亚甲基蓝为介体的电流型过氧化氢生物传感器,通过离子交换牢固地固定在Nafion膜中的亚甲基蓝,能有效地在辣根过氧化物酶和玻碳电极之间传递电子.探讨了pH值、温度、工作电位和抗坏血酸等物质对此传感器生物电催化还原H₂O₂的影响.此生物传感器选择性好、灵敏度高,对H₂O₂线性响应范围为5.0×10^-7～2×10^-4 mol/L,响应时间少于30 s.     

微生物传感器测定维生素B12的研究

将大肠杆菌(Escherichia coli)215用吸附法固定于醋酸纤维素膜上,与氧电极配合组成微生物电极,建立了对维生紊B₁₂的快速测定系统。测定浓度范围5×10^-6mg—2．5×10^-5mg／ml;测定温度范围在28—39℃;最适Ph为6．7—7．8,测定一个样品所需时间为2h,比常用的生物学测定方法所需时间缩短10倍以上。该系统对维生素B₁₂重复测定的相对误差为±3％。固定化菌体在－25℃保存25天后再进行测定,应答电流不低于初始值的92%。     

异养微生物还原氧化铁的研究

所试的民养微生物能在静止状态含蔗糖和氧化铁的培养液中生长。它们在氧化蔗糖到CO₂时,伴随着Fe³⁺还原到Fe²⁺、Fe²⁺移动到基质表面与O₂接触后,又会氧化为Fe³⁺培养液Fe³⁺被还原的适宜pH和温度分别为7.0、25℃。若培养液中加入0．1％硝酸盐时,还原Fe³⁺的过程会停滞或减慢。     

分批发酵动力学模型参数的估算

本文基于通用的发酵动力学数学模型,导出了用于描述分批发酵特征的解析解。藉助于由FORTRAN－77编写的POWELL优化算法,以赖氨酸分批发酵为倒^［5］,一举估算出该解析解中所有的发酵动力学参数;μ_max、K_s、α、β、Y_G、Y_p,及m。结果表明t(1)用模型所得到的计算值与实测值具有较好的一致性,(2)赖氨酸合成速度取决于微生物的生长速度及浓度。     

驯化对生物阴极微生物燃料电池中阴极微生物群落多样性的影响

【背景】生物阴极微生物燃料电池因其构造成本低和阴极可持续性发展的优点而成为一种很有前途的废水处理系统,但阴极微生物的氧化还原性能限制了其在实际应用中的推广。【目的】为了提高生物阴极的性能,需要深入了解影响阴极氧化还原性能的微生物群落。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序技术分析对比原始接种污泥样品和驯化后阴极电极上生物膜样品多样性及结构变化。【结果】测序结果表明,原始接种污泥样品与驯化后阴极电极生物膜样品中微生物群落种类和结构存在显著差异,驯化后阴极电极生物膜样品中变形菌门(Proteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和特吕珀菌属(Trueperaceae)相对丰度比例高于原始污泥样品,成为优势菌群。【结论】驯化对系统阴极电极生物膜群落影响显著,随着产电量的输出,优势菌群不断富集,最终形成一个适应该实验环境下的新的微生物群落。对优势菌群结构和变化进行探讨,为生物阴极的研究补充更多生物学方面的理论基础。     

泥炭沼泽湿地关键元素地球化学特征及其对碳排放的影响机制

硫、铁是泥炭沼泽湿地（泥炭地）中重要的生源要素,其参与下的生物地球化学过程对泥炭地碳循环意义重大。选取德国中部两处典型的雨养型泥炭地高海拔样点（TBP）和低海拔样点（TSP）,通过原位采集泥炭剖面孔隙水和可溶性气体等,研究了硫、铁元素等地球化学变化规律,结合DOC、甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）浓度分布,探讨其对泥炭地碳排放的影响。研究结果表明：（1） TBP中总还原无机硫（TRIS）浓度随深度先增后减,且上部0-87 cm平均浓度远高于87 cm深度以下,上部硫酸盐还原作用强烈。结合上部亚铁、硫化氢（H₂S）浓度分布,得知该范围内H₂S主要是通过微生物硫酸盐还原作用（BSR）生成,同时H₂S在孔隙水扩散过程中易与亚铁结合为硫化亚铁,进而生成稳定的黄铁矿,这一反应过程在约60 cm处减缓。（2） TBP、TSP两处采样点中DOC与亚铁、硫酸盐均有较强相关性,是由于地下水位的波动影响氧化还原程度以及微生物活性。两处采样点DOC均与亚铁呈显著正相关关系,表明铁氧化物在厌氧环境中被还原溶解产生亚铁,与其结合的有机碳被释放到溶液中从而导致DOC浓度的升高。TBP中DOC与硫酸盐呈显著负相关关系,表明硫酸盐作为电子受体被还原的过程中消耗酸度使pH值升高,增强了其中微生物的活性,DOC浓度由此增加。（3） CH₄与硫酸盐、TRIS浓度在剖面上均呈现相反变化趋势,表明硫酸盐输入的增加以及硫酸盐还原活动均会抑制CH₄生成。CO₂/CH₄均大于4,表明硫酸盐作为替代电子受体会使厌氧条件下碳矿化转向多CO₂和少CH₄生成。此外,亚铁对于CH₄生成一定程度上会起到低促高抑的效果,而对于CO₂的生成的影响较弱。表明硫酸盐对于CH₄和CO₂生成的影响高于亚铁。研究着重探究硫、铁等关键元素地下部生物地球化学过程对碳排放的影响机制,研究结果可为泥炭地碳排放核算提供理论支撑。     

大气CO2浓度升高对土壤碳库稳定性的影响

工业革命以来,大气CO₂浓度持续上升,升高的CO₂浓度会改变植物光合产物积累、土壤碳库的碳输入和碳输出过程,进而通过影响有机碳组成和周转特征来调控土壤碳库动态变化。土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,其碳储量的微小变化都会对大气CO₂浓度和气候变化产生巨大影响。但目前关于CO₂浓度升高对土壤碳库动态和稳定性的影响还不清楚,很大程度上限制了预测陆地生态系统碳循环对气候变化的反馈。系统综述国内外大气CO₂浓度升高对植被生产力、植被碳输入和土壤碳库影响的研究进展,旨在揭示土壤碳库物理、化学组成以及周转特征对CO₂浓度升高的响应过程和机理,探讨CO₂升高情境下土壤微生物特征对土壤碳库稳定性的影响和驱动机制,为深入理解全球变化下的土壤碳循环特征提供理论支撑。     

外源CdS纳米粒子对大肠杆菌生长的影响

半导体纳米材料在光激发下产生光电子和空穴,会影响微生物生长,其中空穴的氧化性将对菌体造成损伤,而光电子的作用可能会促进微生物代谢。本研究以大肠杆菌(Escherichia coli)作为研究对象,通过OD₆₀₀和菌落形成单位(colony forming unit,CFU)的测定,评价添加外源硫化镉(cadmium sulfide,CdS)纳米粒子后大肠杆菌的生长变化;结合对胞内氧化酶活力、丙酮酸和丙二醛浓度的测定,及相关基因的实时荧光定量PCR分析,说明CdS对大肠杆菌代谢的影响。结果表明,在光照条件下,CdS的加入使大肠杆菌OD₆₀₀提升了32.4%,丙酮酸积累量提高了34.6%;分裂蛋白基因ftsZ上调,并维持在50%以上,三羧酸循环关键酶基因icdA和gltA相对表达量上调86%和103%。这表明微生物可利用半导体光电子,促进自身生长代谢。研究结果有助于加深对纳米粒子与微生物相互作用的认识。     

硫酸盐对淡水养殖池塘表层底泥微生物的影响

硫酸盐引起的生态学效应已得到了越来越多的关注,但目前关于硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响还知之甚少。【目的】探究不同浓度硫酸盐对养殖池塘底泥微生物的影响规律及可能的机制。【方法】本研究利用采集自养殖池塘的底泥和表层水构建了试验系统,研究了加入约0 mg/L （对照组）、30 mg/L （T1处理组）、150 mg/L （T2处理组）、500 mg/L （T3处理组） Na₂SO₄后表层底泥微生物的丰度、多样性、组成和共生网络的变化规律,并分析了环境影响因素。【结果】孵育第30天前,各实验组底泥微生物变化不大;但到第50天时,T2和T3处理组微生物丰度和多样性相比对照组均明显下降。相比其他实验组,T1处理组酸杆菌门（Acidobacteriota）、拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）,T3处理组变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteriota）相对丰度出现显著升高（P<0.05）。与对照组相比,T1处理组增加了较多差异类群（62种）,而T3处理组差异类群大量减少（45种）。共生网络图分析显示硫酸盐浓度的增加引起了底泥微生物网络复杂性的增加,说明微生物群落可能通过自身的调节来响应硫酸盐引起的环境改变。冗余分析（redundant analysis,RDA）和相关性分析揭示底泥总有机碳、总氮和氧化还原电位是影响底泥微生物的主要环境因素,提示底泥微生物可能受到硫酸盐和有机质作用的影响。【结论】较长时间的高浓度硫酸盐会对池塘底泥微生物群落造成重要影响,微生物群落自身的转变和硫酸盐引起的有机质分解改变可能是造成微生物群落变化的关键因素。     

氮添加对巴音布鲁克高寒湿地土壤微生物量和酶活性的影响

随着全球氮沉降速率的快速增加,已对陆地生态系统微生物群落活性和代谢产生了深刻的影响。因此迫切需要了解全球气候变化敏感区土壤中微生物量和酶活性对氮添加的响应。为此,以中亚干旱区巴音布鲁克高寒湿地为研究对象,在保护良好的高寒湿地选择沼泽(S)、沼泽草甸(SM)和草甸(M)3种湿地类型布设野外原位氮添加试验(施氮浓度分别为0、8、16 kg N hm^-2 a^-1),探究短期氮添加对土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳/氮(MBC/MBN)、微生物商(QMB)、土壤蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶、H₂O₂酶和蔗糖酶活性的影响。结果表明:(1)高寒湿地不同湿地类型土壤微生物量和酶活性存在显著差异,其中SM土壤MBC、MBN、MBC\\N、QMB较S和M区高,对酶活性而言,SM和M区土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性较高,M区H₂O₂酶和脲酶活性较高。(2)氮添加显著增加了3种湿地类型中土壤MBC和MBN,其中MBC增加了7.00%-119.00%,MBN增加了8.03%-38.26%。氮添加仅显著增加了S和SM区土壤MBC/N和QMB (增加了24.68%-113.10%),但抑制了M区土壤MBC/N和QMB (抑制了8.93%-10.36%)。(3)氮添加显著增加了3种湿地类型土壤中脲酶、蛋白酶和H₂O₂酶活性,分别增加了7.25%-59.63%、4.71%-58.55%和34.70%-157.27%。但是氮添加对土壤碱性磷酸酶活性无显著影响。对蔗糖酶而言,N1处理增加了S区土壤蔗糖酶活性(增加了58.58%),而N2处理显著降低了22.72%。氮添加对SM和M区蔗糖酶活性无显著影响。(4)结构方程模型的结果显示,氮添加直接增加了土壤微生物量和酶活性。而随着湿地类型的变化(S-SM-M)直接和间接(通过pH)增加了酶活性;湿地类型的变化还通过影响pH、有机碳和有效养分间接增加了土壤微生物量。总之,氮添加和湿地类型可直接或间接的影响着土壤微生物量和酶活性。其中,土壤pH和有机碳是微生物量和酶活性变化的主要影响因素。本研究可为中亚干旱区高寒湿地应对未来气候变化的措施的制定提供技术参考。     

中华绒螯蟹眼柄MTXO细胞GABA受体通道研究

采用全细胞膜片钳技术测定了中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）眼柄视神经节端髓X器官（MTXO）三种类型神经内分泌细胞对0.01～5mmol/L γ氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）的反应,并结合选择性拮抗剂和激动剂的使用进行了GABA受体研究.在电流钳模式下,依据不同Nernst Cl^－电位,三种类型细胞均对GABA产生去极化或超级化反应.在电压钳模式下,GABA激活Cl^－通道电流（I_GABA）.I_GABA在灌流GABA后约1 200 ms内激活,800 ms内达到峰值,没有明显的脱敏反应,反转电位接近Nernst Cl^－电位.I_GABA幅值呈浓度依赖性,激活阈值为0.01 mmol/L,约在0.5 mmol/L达到饱和.药理学实验结果表明,中华绒螯蟹眼柄神经内分泌细胞GABA受体是Cl^－通道蛋白,对Cl^－离子通道阻断剂Picrotoxin和Niflumic acid敏感,但是对GABA_A受体拮抗剂Bicuculline和GABA_C受体激动剂cis-4-aminocrotonic acid (CACA)和trans-4-aminocrotonic (TACA)均不敏感.     

云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物量 C、N、P空间分布

土壤微生物是地球生物演化进程中的先锋种类,具有重要的生态修复功能,但空间分布格局是否存在的争议很大。以云贵高原典型喀斯特坡耕地为对象,基于网格法取样,用经典统计学和地统计学综合分析了土壤微生物生物量的空间变异特征。结果表明,云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物生物量碳(C_mic)、磷(P_mic)以及碳氮比(C_mic/N_mic)适宜,氮(N_mic)的含量较低,变异均很大,空间自相关性明显,最佳拟合模型均为指数模型。块金值C₀较小(0.0016-0.0087),C₀/(C₀+C)均<25%(2.6%-10.2%),变程a较短(22.2-51.0 m),其强烈的空间变异主要由结构性变异引起。Kriging等值线图表明,C_mic、N_mic和C_mic/N_mic的高值区分布在坡的中上部,P_mic的高值区则在坡的中下部和坡脚。云贵高原喀斯特坡耕地土壤微生物不仅存在着小尺度的空间分布格局,而且不同土壤微生物属性的空间分布不同。     

一株布氏菌新种的综合鉴定

从国外得到一株布氏菌新种,用常规以外的DNA同源性、多种R型血清凝集和对分群噬菌体裂解试验系列检查结果:G+C mol%值为57.1,Tm为78.7℃,与抗IV型猪种血清、抗牛种45/20菌血清、抗羊种B115菌血清的效价均为1∶3200,与抗犬种RM6/66菌血清和阴性兔血清均为(一),与M血清为(+),与A血清为(-),能被Wb、BK₂噬菌体裂解,对Tb、Fi、R/C和8j-309噬菌体不敏感。其生长不需CO₂、不产生H_2S、对硫堇染料不敏感、对碱性复红染