The degradation of arsenobetaine to inorganic arsenic by sedimentary microorganisms

Two growth media containing arsenobetaine [(CH₃)₃ As⁺ CH₂COO^–] were mixed with coastal marine sediments, the latter providing a source of microorganisms. The mixtures were kept at 25 °C in the dark and shaken for several weeks under an atmosphere of air. The disappearance of arsenobetaine and the appearance of two metabolites were followed by HPLC. The HPLC-retention time of the first metabolite agreed with that of trimethylarsine oxide [(CH₃)₃AsO]. The second metabolite was identified as arsenate (As(V)) using hydride generation/cold trap/GC MS analysis and thin layer chromatography. This is the first scientific evidence showing that arsenobetaine is degraded by microorganisms to inorganic arsenic via trimethylarsine oxide. The degradation of arsenobetaine to inorganic arsenic completes the marine arsenic cycle that begins with the methylation of inorganic arsenic on the way to arsenobetaine.     

Effects of electroconductive heat treatment and electrical pretreatment on thermal death kinetics of selected microorganisms

Suspensions of yeast cell (zygo Saccharomyces bailii) in a phosphate buffer solution were subjected to conventional (hot water) and ohmic (electric current) heating under identical temperature histories. Experiments were also conducted with cells of Escherichia coli to compare the lethal effect of combination of sublethal electrical preteatment and conventional heating with conventional heating. The kinetic parameters (D,Z,K and E(a)) were determined for both organisms during different treatments. There was no significant difference in the death rate of yeast cells during conventional and ohmic heating at the voltage range used in this study. Results of electrical pretreatment and conventional heating on E. coli indicated differences under certain conditions when compared with pure conventional heating. Thus it is concluded that microbial death during ohmic heating was due primarily to thermal effects with no significant effect of electric current per se. Sublethal electrical pretreatment appears to offer potential for increased bacterial inactivation in certain cases.     

响应面法优化海洋镰刀腐皮菌产出HMG-CoA还原酶抑制剂的培养条件

【目的】采用响应面法对海洋微生物镰刀腐皮菌FG319发酵产生MFS(Metabolite of Fusarium solani FG319)培养条件进行优化。【方法】在单因素试验结果的基础上,依据Box-Behnken中心组合原则设计诱导物添加量、培养时间、培养温度的3因素3水平响应面实验,以MFS产出量为响应值优化镰刀腐皮菌FG319的培养条件。【结果】镰刀腐皮菌FG319最优培养条件为诱导物添加量0.6%、培养时间7 d、培养温度22°C,在此培养条件下,MFS最高产量达到20.11 mg/L,是优化前的4倍,与理论预测的相对误差为0.64%,实测值与响应面预测值拟合良好。镰刀腐皮菌FG319代谢产物MFS在HMG-CoA还原酶和NADPH构筑的分子评价反应体系,当MFS添加到100 mg/L时,具有类似洛伐他汀抑制HMG-CoA还原酶的最大抑制率。【结论】响应面试验设计对镰刀腐皮菌FG319培养条件的优化是有效的,其次生代谢产物MFS体外抑制HMG-CoA还原酶的效果也是明显的。     

环境微生物培养新技术的研究进展

遍布于地球上各种生境中的微生物具有丰富的物种多样性.迄今为止,能够在实验室条件下培养的微生物仅仅是其中的一小部分,微生物物种的绝大多数还都难以在现有培养技术和条件下进行繁殖和生长.人们把那些尚未在实验室获得培养生长的微生物称之为未培养微生物(Uncultured microorganisms).本文概述了一些制约微生物培养生长的影响因素,重点介绍了近年来出现的一些新颖独特的环境微生物培养技术和方法,包括稀释培养法、高通量培养技术、模拟自然环境的扩散盒技术、土壤基质膜装置、细胞微囊包埋技术等.此外,本文还总结了通过改善微生物培养条件、设计开发新型的微生物培养基等方面取得的令人瞩目的进展.这些新颖培养技术和培养方法的出现,显著提高了微生物的可培养性,发现和鉴定了许多新的微生物物种,极大地丰富了可培养微生物的多样性和微生物资源,并为深入研究和开发微生物奠定了良好的资源研究基础.     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

若尔盖沙化土地治理土壤微生物群落与功能基因比较研究

【目的】在高寒沙地中建立以赖草和沙生苔草等先锋植物为主的人工草方格,探究其土壤微生物群落动态变化以及养分循环过程。【方法】采用宏基因组测序和qPCR方法进行土壤微生物群落结构组成分析、功能基因注释和绝对丰度测定,并结合土壤理化因子数据进行冗余分析。【结果】人工建立草方格后,沙地土壤中全氮、速效磷以及有机碳含量分别提高了20%-68%、10%-247%、19%-56%;细菌和真菌的群落数量分别提高了17%-81%和2%-95%,与植物促生长相关的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、Solirubrobacter属和类诺卡氏菌属(Nocardioides)等细菌种类的相对丰度呈上升趋势;氮循环中与氨氧化和亚硝酸盐氧化相关的amoCAB基因簇和nxrAB基因簇显著富集,发现了完全氨氧化的基因标志。【结论】人工建立草方格有效提升了高寒沙地土壤养分和微生物群落数量,促进了养分循环。适度放牧可以增加沙地生态系统的氮汇扩散性,有助于本土先锋植物定植,为今后在同等高海拔地区采取沙地生态修复措施提供理论参考。     

Environmental implications of recombinant DNA technology

Applications of recombinant DNA technology are discussed as a backdrop for evaluation of the environmental impacts of this technology. Some of applications include using traditional biological techniques for specific purposes, including nitrogen fixation, microbial pesticides, and waste treatment. In these instances the final product lies along a continuum, beginning with an organism marginally performing its function, and ending with one that is highly specialised and very efficient in what it does. One may move along this continuum toward the ‘perfect’ microorganism by using traditional methodologies of mutagenesis and selection, recombinant DNA technology, or a combination of the two.     

南疆连作棉田几种有益细菌的动态变化规律

通过稀释涂布平板法研究农一师二团和三团不同连作年限棉田土壤中好气性自生固氮菌、钾细菌、纤维素分解细菌、无机磷细菌、有机磷细菌等有益土壤细菌的总数分布, 以探讨棉花连作对土壤微生物的影响及土壤微生物对棉花生长的影响。结果表明, 5种细菌菌数均在花铃期达到最高, 苗期最低, 受耕作制度影响, 播前期菌数较高。5种细菌菌数随棉花连作年限的增加没有表现出有规律的变化, 受棉花连作影响较小。好气性自生固氮菌菌数在二团各生育期均比三团高, 其他4种细菌在不同生育期变化各不相同。土壤有益细菌与土壤多种离子养分呈负相关, 自生固氮菌与土壤全氮呈显著正相关。     

异化Fe(Ⅲ)还原微生物研究进展

铁是地壳中含量第四丰富的元素,微生物介导的异化铁还原是自然界中Fe(Ⅲ)还原的主要途径。介绍了Fe(Ⅲ)还原菌的分类及多样性,总结了Fe(Ⅲ)还原菌还原铁氧化物机制及其产能代谢机制,概述了Fe(Ⅲ)还原菌的生态环境意义,并对未来Fe(Ⅲ)还原菌的分子生态学研究方向提出了探索性的建议。     

水淹生境下秋华柳对Cd污染土壤微生物数量及酶活性的影响

三峡库区消落带面临水淹及Cd污染双重胁迫,为探究秋华柳(Salix variegata Franch.)在水淹条件下对Cd污染土壤的修复能力,以秋华柳扦插苗为试验材料,设置正常供水(CK)和水淹组(FL)两个水分处理方式,4个Cd浓度梯度:对照组(0mg/kg)、低浓度(0.5mg/kg)、中浓度(2mg/kg)及高浓度(10mg/kg),分别对处理60 d和120 d的土壤微生物数量及酶活性变化特征进行研究。试验结果表明:(1)Cd浓度处理均未显著影响土壤微生物数量(P0.05),水淹显著降低处理60 d土壤细菌数、真菌数及处理120 d的土壤放线菌数及真菌数(P0.05)。(2)种植秋华柳显著提高处理60 d土壤细菌数量(P0.05),对土壤放线菌、真菌数量也有一定提升。(3)Cd浓度处理显著影响处理60 d土壤磷酸酶活性及处理120 d脲酶活性(P0.05),水淹显著降低处理60 d土壤磷酸酶活性及处理120 d脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性(P0.05)。(4)正常供水及水淹条件下,种植秋华柳对土壤酶活均有一定改善作用。种植秋华柳显著提高了处理60 d土壤磷酸酶活性以及处理120 d脲酶和蔗糖酶活性(P0.05)。研究结果表明:水淹生境中,秋华柳对Cd污染土壤微生物数量及酶活性具有改善作用,在Cd污染土壤修复方面有一定应用前景。