残留聚乙烯地膜降解菌株的筛选及降解特性研究

聚乙烯农用地膜在干旱与半干旱地区的作物种植中广泛应用,随之而来的地膜残留及其分解产生的微塑料与纳米塑料不断富集污染环境问题日益严重.为探索微生物降解聚乙烯残留地膜治理途径,以正十六烷为唯一碳源进行初筛,以聚乙烯为唯一碳源进行复筛,从3种类型共10个样品中筛选出8株聚乙烯降解菌株,分别隶属肠杆菌属(Enterobacter)、肠球菌属(Enterococcus)、寡氧单胞菌属(Stenotrophomonas)等,8株聚乙烯降解菌株的30 d降解率在0.22%~8.76%之间.为评估紫外线照射对菌株降解率的影响,接种Enterobacter sp. GF21结合紫外线照射,观测聚乙烯地膜的降解情况,紫外线照射168 h实验组与照射1 h实验组相比,降解率由1.11%增加至2.29%.通过扫描电镜观察聚乙烯地膜表面的微观形貌,采用傅里叶红外光谱观察官能团的变化,结果表明:降解后聚乙烯地膜表面出现了裂痕状破损,接菌处理实验组有羰基官能团的形成,C-O振动峰与C-H振动峰发生了消减.

一株耐盐碱乳酪短杆菌G20响应盐碱胁迫的差异代谢物分析

【目的】探究耐盐碱乳酪短杆菌G20响应盐碱胁迫的代谢物组成以及代谢物合成潜力,为潜在功能分子和盐碱诱导的快速稳定响应逻辑门基因线路的挖掘提供参考。【方法】利用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)检测乳酪短杆菌G20盐碱环境与正常环境下4个生长时期的代谢产物。着重对富含高差异变化倍数代谢物的适应期与指数期进行分析。【结果】乳酪短杆菌G20可以在pH 10.0、9%NaCl环境中正常生长,同时环境pH值会随菌株生长逐步下降。综合正负离子2种模式,乳酪短杆菌G20在盐碱环境下各生长时期间差异代谢物数量分别为正常环境的0.69、0.75和0.81倍。盐碱胁迫诱导下适应期与指数期差异代谢物主要为苯环型化合物、有机酸及其衍生物与有机杂环类化合物。其中上调的有机酸化合物吲哚-3-乙酸、犬尿酸和葡萄糖酸指数期质谱信号强度低于适应期。菌株中可能存在的渗透保护剂有L-瓜氨酸、L-脯氨酸、N-乙酰鸟氨酸和左旋肉碱等。适应期变化倍数较大或质谱信号强度较高的差异化合物有毛果芸香碱、植物鞘氨醇和柠檬酸等,指数期有组胺、L-脯氨酸和硫胺素等。菌株差异代谢通路集中在氨基酸代谢与碳水化合物代谢。菌株代谢物中存在甜菜碱和葫芦巴碱的结构类似物。此外受盐碱胁迫诱导变化幅度较大的代谢物如组胺、L-脯氨酸和胆碱等化合物,能够通过代谢组学与基因组学数据耦合,推测其合成与代谢通路。【结论】菌株会外泌吲哚-3-乙酸、犬尿酸和葡萄糖酸等有机酸化合物降低环境pH值,积累L-瓜氨酸和L-脯氨酸等渗透保护剂维持渗透压平衡。菌株可能具备合成甜菜碱、葫芦巴碱和毛果芸香碱结构类似物的能力,为以原核细菌为底盘构建新的合成路径提供了可能。菌株中组胺、L-脯氨酸和胆碱等化合物合成与代谢通路中酶的编码基因及上下游元件序列,可以为受盐碱理化因子诱导的逻辑门基因菌为底盘构建新的合成路径提供了可能。菌株中组胺、L-脯氨酸和胆碱等化合物合成与代谢通路上酶的编码基因及上下游元件序列,可以为受盐碱理化因子诱导的逻辑门基因线路的梳理提供参考。

胡杨叶片及韧皮部内生细菌多样性及生物学功能分析

【目的】通过分析胡杨叶片及树干内生细菌群落多样性、结构特征及生物学功能,探究内生细菌与宿主胡杨的互作机制。【方法】利用Illumina MiSeq高通量测序技术,对采集自新疆喀什地区胡杨林的3组胡杨树叶和3组树干样本的内生细菌进行Alpha、Beta多样性分析、群落组成分析以及通过比对代谢数据库进行群落功能预测,并对样品中内生细菌进行分离纯化鉴定。【结果】胡杨树叶优势菌群依次为变形菌门Proteobacteria(40.71%)、放线菌门Actinobacteria(21.76%)、拟杆菌门Bacteroidetes(14.24%)和厚壁菌门Firmicutes(13.92%);胡杨树干优势菌群为厚壁菌门Firmicutes(56.91%)、放线菌门Actinobacteria(37.01%)。PCoA分析结果表明,胡杨树叶与树干的内生细菌群落结构存在明显差异,同类型组织样本群落结构相似。功能预测发现,内生细菌丰度较高的代谢通路及酶大多与细胞壁和细胞膜、外排泵、氧化应激、相容性溶质、能量代谢等相关。并分离到可培养内生细菌44株,分属5个属,其中芽孢杆菌属占比最多。【结论】胡杨叶片中内生细菌的多样性及丰富度均高于树干组织,不同胡杨组织由于生物学功能不同,也影响着内生细菌群落的组成。内生细菌群落的功能与宿主组织有对应关系,胡杨所处生境也影响着其内生细菌群落的功能表达。胡杨可培养内生细菌群落具有耐盐碱等特性,是具有应用潜力的菌种资源。