耐低温菌JH-9降解苯胺的动力学研究

研究耐低温菌JH-9在低温(10℃)条件下对不同初始ρ(苯胺)的生物降解情况,并采用反应动力学方程(Monod方程和Haldane方程)拟合其降解过程.结果表明,菌株JH-9在低温下可降解苯胺,当菌体初始质量浓度一定时,苯胺降解率及平均降解速率主要与初始ρ(苯胺)有关.初始ρ(苯胺)较低时(<550 mg/L),其在120 h内可完全降解,且平均降解速率随着初始ρ(苯胺)的增加而升高,菌体降解过程中没有出现苯胺毒性抑制作用,遵循Monod方程;当初始ρ(苯胺)较高时(>550mg/L),苯胺降解率及降解速率均有所下降,由于初始ρ(苯胺)过高对菌体产生了抑制作用,其降解过程以基质抑制型的Haldane方程为主.

耐低温菌株C3对污水COD降解性能的试验研究

目的:筛选耐低温菌株并研究对模拟生活污水的降解效果,为利用微生物降解法处理低温生活污水奠定基础。方法:采用平板稀释分离法在低温条件下分离耐低温菌株,并进一步通过驯化提高菌株降解模拟生活污水COD效果.结果筛选出一株耐低温菌株C3;经进一步驯化后,在实验条件下耐低温菌株C3对模拟生活污水COD的降解率达90%。结论:采用耐低温菌株处理寒冷地区生活污水可大大提高处理效果。

耐高温和耐低温固体复合菌剂对牛粪堆肥的影响

为解决低温时牛粪堆肥时间长的问题,缩短堆肥发酵周期,提高有机肥品质,试验将筛选到的8株细菌制成耐高温和耐低温固体复合菌剂,加入牛粪堆肥中设为试验组(T组),不加菌剂自然堆肥设为对照组(C组),检测理化指标、物种组成和优势微生物,验证制备的复合菌剂对冬季牛粪堆肥启动和堆肥高温期的作用。结果表明:添加固体复合菌剂后,T组相比C组,堆肥初期温度启动和上升速度更快,提前2 d达到高温期且最高温高出3.4℃;pH上升和下降变化幅度均大于C组,最终维持在8.1左右;堆肥结束时,含水率、C/N和有机质均下降,全磷、全钾和种子发芽率(GI)均上升,T组下降和上升幅度大;优势微生物门水平T组堆肥初期(T1)为Firmicutes和Actinobacteria,升温期(T2)为Firmicutes,高温期(T3)为Bacteroidetes,降温期(T4)和腐熟期(T5)为Actinobacteria和Chloroflexi,Proteobacteria是整个堆肥过程的优势微生物,C组与T组多样性相似,区别在于丰度比例不同,高通量测序发现,堆肥温度和微生物数量是影响堆肥的关键因素。综上,牛粪堆肥前添加制备的耐高温和耐低温固体复合菌剂,能够快速启动冬季堆肥初始温度并延长高温期时间,缩短堆肥时间,提高堆肥效率和有机肥品质。

天山一号冰川底部沉积层产蛋白酶耐低温菌株的筛选及其系统发育

【目的】通过对天山一号冰川底部沉积层耐低温菌的分离和其中产蛋白酶菌株的筛选,了解冰川微生物生理多样性和系统发育多样性,为高效低温蛋白酶生物技术的研发奠定基础。【方法】采用稀浓度的R2A、TSB平板涂布分离可培养细菌,通过脱脂乳选择性培养基筛选产蛋白酶的耐低温菌株。对分离菌株表型特征、生理生化特性、最适生长温度、耐盐性、产酶性能进行了比较,结合16S rRNA基因序列同源性分析确定产蛋白酶菌株的多样性和系统进化地位,通过BOX-PCR指纹技术分析16S rRNA基因序列高相似度的近缘菌株的遗传差异。【结果】从125株分离物中筛选到27株产蛋白酶的耐低温菌株,其中21株为适冷菌,仅6株菌为专性嗜冷菌,革兰氏阴性菌居多,假单胞菌属(Pseudomonas)菌株占40.7%。产酶菌株隶属于5个系统发育类群、9个属,其中γ-Proteobacteria、Actinobacteria、CFB(Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides)为优势类群。【结论】天山1号冰川底部沉积层冻土中产蛋白酶的耐低温细菌多样性较丰富,本研究筛选得到的同属近缘种群较多,其产酶性状存在差异,适合开展微生物种群的生物地理学研究。

1株堆肥耐低温纤维素降解菌的筛选、鉴定及生长特性的初步研究

为增加用于堆肥的耐低温纤维素分解菌的资源,通过微生物筛选实验及纤维素酶活力测定实验,从黑龙江双峰林场采集的腐殖土样中筛选得到8株耐低温纤维素降解菌,其中菌株B6-15的纤维素酶活性最高,为24.94U/mL,且该菌在初始pH 7.0,NaCl质量分数0.25%,20℃环境中培养时生长量最大。采用形态学、生理生化特征及16SrDNA核酸序列分析鉴定的方法,初步确定该菌属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。对菌株B6-15所产纤维素酶的热稳定性进行研究,结果显示在10℃存放后仍能保持54.43%的酶活性,表明该耐低温菌所产的纤维素酶为低温酶。

一株耐低温异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定及其脱氮特性

为了提高低温废水的生物脱氮效率,从寒冷地区冬季土壤和底泥中分离筛选耐低温异养硝化-好氧反硝化细菌,研究其脱氮特性及途径。通过菌落和细胞形态特征观察、16S rRNA基因序列分析鉴定菌种。分别以NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N为唯一氮源,以NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N为混合氮源,考察菌株在低温条件(10℃)的硝化、反硝化以及同步硝化反硝化性能。采用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)对菌株的脱氮功能酶基因扩增,推测低温脱氮途径。结果表明,从河水底泥中筛选出一株异养硝化-好氧反硝化菌,经鉴定为Pseudomonas veronii,命名为P.veronii DH-3。该菌分别以相同初始含氮量(105 mg/L)的NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N为唯一氮源,在10℃好氧培养48 h时,氮的去除率分别为99.07%、96.89%和90.29%,且在脱氮过程中几乎无亚硝酸盐的累积。以NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N为混合氮源时,NH_(4)^(+)-N在48 h内被完全去除,NO_(3)^(-)-N的去除率为87.09%;氮平衡分析结果表明,以NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N为唯一氮源时含氮气体和细胞内生物氮的转化率均低于NH_(4)^(+)-N,表明该菌株的异养硝化能力强于好氧反硝化能力。脱氮功能基因hao、napA、nirS、nirK、cnorB和nosZ的成功表达,进一步证实该菌株具有硝化反硝化能力。根据上述研究结果,推测该菌株低温脱氮的主要途径为异养硝化-好氧反硝化作用和同化作用。菌株P.veronii DH-3具有良好的异养硝化-好氧反硝化性能,为低温含氮废水的生物净化提供了理论支持。

深绿木霉紫外光诱导耐低温突变菌株的研究

通过紫外光诱变处理获得一种耐低温(10℃)的深绿木霉(Trichodermaaureoviride)突变菌株Tuv-1。该菌株在PDA培养基上连续转接培养5次,具有稳定遗传性。低温下与亲本菌株相比,Tuv-1菌丝生长速率大,对灰霉病菌的拮抗作用明显。

高寒草地耐低温植物根际促生菌的筛选鉴定及特性研究

为获得优良植物根际促生菌(PGPR)并明确其促生特性,以红原地区广泛分布的3种高寒草地优势植物为材料,采用选择性培养基从3种高寒植物根际分离、筛选具有固氮、溶磷、分泌植物激素能力的耐低温植物根际促生菌,并进行16S rRNA分子生物学鉴定。结果表明:毛稃羊茅、洽草、紫穗鹅观草植物根际分布着大量根际细菌,且PGPR在根际不同部位的数量呈现出根系表面(RP)>根表土壤(RS)>根内(HP)的分布规律。经筛选共获得76株PGPR菌株,其中固氮菌30株,其固氮酶活性为124.61~311.04 nmol C_(2)H_(4)·h^(-1)·mL^(-1);溶解无机磷菌株24株,溶解有机磷菌株22株,溶磷量分别为249.85~558.07μg·mL^(-1)和52.25~158.77μg·mL^(-1)。挑选固氮酶活性较高、溶磷能力较强的27株PGPR菌株进行分泌植物激素能力测定,26株菌株具有分泌赤霉素(GA_(3))的能力,分泌量为0.60~52.91μg·mL^(-1),分泌吲哚-3-乙酸(IAA)菌株18株,分泌量为0.11~1.53μg·mL^(-1),分泌玉米素(t-Z)含量均小于0.31μg·mL^(-1)。筛选出综合性能优良的菌株14株,经鉴定分别属于假单胞菌属、不动杆菌属、假节杆菌属、贪噬菌属。研究结果可为研制适合高寒地区植被恢复的微生物肥料提供宝贵的菌种资源及理论基础。

固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60 d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。

草菇V23子实体耐低温性能改良的初步研究

为了改良草菇V23子实体耐低温储藏性能,对其原生质体分别进行电子束诱变和60Co-γ射线诱变,用筛选出的耐低温突变体进行基因组重排。经过3轮基因组重排成功选育出1株能正常出菇的菌株VF;VF遗传稳定,其子实体在10℃条件下储藏期为20 h,比原始菌株V23储存期延长了25%。由此可见,用基因组重排技术提高草菇的耐低温性能是可行的。本研究结果为选育对环境耐受的食用菌菌株提供了新的思路。

耐低温亚硝化菌的筛选、诱变及脱氮效果研究

通过在8℃低温条件下对活性污泥进行驯化培养,经分离筛选和紫外诱变,得到耐低温亚硝化细菌,从而实现低温下的高效脱氮效果。初筛得到6株低温亚硝化细菌,NX3和NX4的初筛氨氮降解率分别为73.61%和72.05%。紫外诱变处理后,低温亚硝化菌脱氮效率均有不同程度的提高。NX3和NX4经紫外诱变后氨氮降解率分别为81.05%和80.30%。因此,本试验筛选、诱变的耐低温亚硝化菌具有高效的脱氮效果。

耐低温耐酒精白葡萄酒酵母的选育

本文通过对白葡萄酒酵母R2进行紫外线诱变的方法进行定向选育和驯化,筛选出耐低温菌株,再与耐酒精酵母进行有性杂交,筛选出在保持原有发酵性能的条件下具备耐低温耐酒精的特性的菌株。

葡萄灰霉病生防拮抗菌的筛选及发酵条件优化

从新疆低温环境采集土壤样品,经过初筛、复筛得到对葡萄灰霉病有较好拮抗作用的拮抗菌YL-10。以该菌株作为试验菌株,通过形态、部分生理生化试验和16SrDNA鉴定该菌株为枯草芽孢杆菌,且为耐低温拮抗菌;该菌的最适生长条件为温度15℃,pH 8;最佳发酵条件为时间48h,温度15℃,初始pH 8,接种量8%;最佳的发酵培养基为可溶性淀粉1.2%,酵母浸粉1.2%,氯化钠0.8%,初始pH 8。

天山一号冰川产脂肪酶酵母菌的筛选及其系统发育分析

通过对天山一号冰川底部沉积层耐低温酵母菌的分离和其中产脂肪酶酵母菌株的筛选,了解冰川微生物生理多样性和系统发育多样性,为低温脂肪酶生物技术的研发奠定基础。采用RB琼脂平板涂布分离可培养酵母菌,通过橄榄油选择培养基和吐温80选择培养基筛选产脂肪酶的耐低温菌株。对分离菌株表型特征、最适生长温度进行比较,结合26S r DNA基因序列同源性分析确定产脂肪酶菌株的多样性和系统进化地位。从57株分离物中筛选到12株产脂肪酶的耐低温酵母菌株,其中7株属于隐球菌属(Cryptococcus),2株属于掷孢酵母属(Sporobolomyces),2株属于红酵母属,1株属于Mrakiellaspp。天山一号冰川冻土中产脂肪酶的耐低温酵母菌多样性较丰富,依据其生长温度的范围,均属于耐冷菌。

生物移动床优势菌株筛选及其脱氮性能研究

生物移动床工艺也称移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor,简称MBBR),是目前国际上开始兴起的新型废(污)水生化处理技术,与普通的生物膜法和活性污泥法相比,对污水中污染物有更高的去除率。本文从稳定运行的生物移动床填料的生物膜中,成功分离出3株长势良好的细菌,分别命名为ZS-1、ZS-2和ZS-3;在实验室条件下,研究了菌株对模拟农村生活污水中污染物的去除作用,当温度为30℃,碳源为无水乙酸钠,pH 6.5~6.8,C/N为9时,反应24 h对NH+4-N、COD和TP的去除率分别大于90%、75%和65%。在温度条件实验中发现,3个菌株在低温(10℃)条件下均具有较好的脱氮效果,对NH+4-N去除率均大于60%。研究结果提示可以利用耐低温高效脱氮除碳微生物强化生物移动床,处理北方寒冷地区的生活污水。

耐低温好氧反硝化菌Aeromonas sp.的分离鉴定及脱氮条件优化

【目的】从冬季活性污泥和河水底泥中分离筛选得到耐低温好氧反硝化菌,并对影响脱氮的关键因子进行优化,以提高低温条件下的脱氮效果。【方法】采用富集纯化法分离筛选耐低温好氧反硝化菌株。通过形态观察和16S rRNA基因系统发育分析等方法对筛选菌株进行菌种鉴定。以NO3–-N去除率为响应目标,采用Box-Behnken试验设计及响应面回归分析法优化影响脱氮效果的关键因子(C/N、温度、pH和摇床转速),确定最佳培养条件。【结果】从东北寒冷地区冬季河水底泥样品中分离得到的一株耐低温好氧反硝化菌Z6,菌落呈白色半透明圆形,菌体细胞为短杆状,大小为(0.8–1.6)μm×(0.6–0.8)μm,革兰氏染色阴性。与气单胞菌属(Aeromonas)的16S rRNA基因序列高度同源,鉴定该菌为气单胞菌。采用响应面分析方法得到菌株Aeromonas sp.Z6的最佳脱氮条件为:C/N 5.9,温度12°C,pH 6.8,摇床转速155 r/min,在此条件下对NO_(3)^(–)-N的去除率为89.72%,与预测值(90.34%)无显著差别。【结论】首次报道气单胞菌(Aeromonassp.)在低温条件下具有高效反硝化脱氮性能,为寒冷地区低温废水的生物脱氮提供思路、借鉴和菌种资源。

不同载体材料固定化耐低温混合菌修复PAHs污染土壤

低温条件下,向受多环芳烃污染的土壤投加高效耐冷混合菌(SDR4+JDR7),可提高土壤中PAHs的去除率,但菌体流失快,重复使用性差,微生物固定化技术在一定程度上可克服这些弊端。考虑到载体选择的微生物亲和性、吸附能力、被富集污染物的生物有效性3个可行性评价参数,本研究选用玉米芯(Y)、花生壳(H)、蛭石(Z)和泥炭土(N)作为供试载体,吸附固定化PAHs高效降解混合菌,观测各处理组对土壤中菲(Phe)、芘(Pyr)、苯并[a]芘(BaP)的降解,并采用Michaelis-Menton和Monod动力学模型对降解结果进行拟合。结果表明:60 d后,4种载体材料固定化菌Y-(SDR4+JDR7)、H-(SDR4+JDR7)、Z-(SDR4+JDR7)、N-(SDR4+JDR7)的降解能力优于游离菌。Z-(SDR4+JDR7)的降解效果最优,其对Phe、Pyr和BaP去除率分别为64.38%、48.71%和40.19%,其次为Y-(SDR4+JDR7),去除率分别为58.49%、45.91%和37.07%。Y-(SDR4+JDR7)对Phe的降解速率最大,为0.60 d^(-1),较游离菌高7.7%;Z-(SDR4+JDR7)对Pyr和BaP的降解速率最大,分别为0.54和0.20 d^(-1),较游离菌分别提高11.83%、10.85%。Z-(SDR4+JDR7)对高环BaP的降解半衰期最短,为86.64 d。本研究可为北方寒冷地区PAHs污染的土壤修复提供借鉴。

复合嗜酸亚铁氧化柱的长期运行特征

采用两种填料构建了淹没式复合嗜酸亚铁氧化柱,考察不同亚铁浓度条件下实际铀矿浸出尾液在氧化柱内的长期氧化效果和温度变化对氧化柱稳定性的影响。结果表明:在26~36℃条件下,在亚铁负荷分别为0.200gFe^2+/(L·h)、0.325gFe^2+/(L·h)和0.825gFe^2+/(L·h)时,三组氧化柱均可长期稳定运行,出液氧化还原电位(Eh)平均值为629mV、620mV和596mV;在中温低负荷氧化柱内相对贫营养的耐低温菌易于优势生长,进入低温阶段后氧化柱仍可维持相对稳定的亚铁氧化负荷0.200gFe^2+/(L·h);在中温高负荷氧化柱内中温菌易于优势生长,进入低温阶段后氧化柱亚铁负荷显著下降,其亚铁氧化负荷仅为中温阶段的1/3。

两株耐寒PGPB的分离及其对藏北当地牧草生长的影响

为了从青藏高原北部(简称藏北)退化草原的土壤中分离筛选可以促进当地典型牧草生长的促生菌株,以促进藏北植被修复。该文通过采用稀释涂平板的方法,分离耐低温植物促生菌株,并结合盆栽试验设计,评估分离细菌对当地牧草生长的影响。结果表明:(1)从西藏土壤中成功筛选得到两株耐低温细菌TS22和TS27,经16S rRNA基因鉴定分别属于Brevibacterium sp.和Bacillus mycoides。(2)通过离体评估两株分离菌植物促生属性的结果显示,菌株TS22和TS27均具有产生IAA、SID的能力和ACC-脱氨酶活性,TS22具有较高的ACC-脱氨酶活性(264.69 nmol·α-KB mg^(-1)·h^(-1)),TS27显示出较强的产IAA[(7.52±3.85)mg·L^(-1)]和SID(92%)的能力。(3)盆栽试验显示,在10℃低温环境下,菌株TS22和TS27对早熟禾和老芒麦生长的影响因植物和菌种的不同而有所不同;菌株TS22在株高、根长、地上和地下干重方面显著促进了早熟禾的生长,且促生能力优于TS27。该研究结果为植物-微生物技术在藏北高寒地区植被恢复中的使用提供了很好的菌种资源和实践基础。

草菇冷诱导基因Cor1在低温下表达变化的研究

将草菇菌株V23和耐低温诱变草菇菌株VH3的菌丝在4℃下处理不同时间,分别提取RNA,反转录获得cDNA作为模板,构建含Cor1基因和GPD内标基因片段的质粒作为标准品,采用荧光定量PCR技术研究Cor1基因在低温下的表达变化。结果表明草菇V23菌株的Cor1基因未经低温处理的表达量最大,低温处理后表达量持续下降,在6h达到最低值,8h开始该基因的表达量上升;而VH3菌株Cor1基因低温处理后表达量明显增加,2h达到最大值,4h下降,但6h开始上升,10h又下降。通过推测Cor1基因表达与草菇耐低温特性有相关性,为今后利用草菇自身的抗寒机制进行遗传改造提供理论依据。