喹诺酮类抗生素对氢氧化细菌脱氮性能的影响途径与机理研究

针对一株氢氧化细菌Ideonellasp.TH17进行污水生物脱氨氮研究,并应用分子生物学技术解析两种典型喹诺酮类抗生素及其混合物对TH17氨同化的影响途径和机理。结果表明,低浓度(5µg/L)喹诺酮类抗生素对TH17脱氮性能具有促进作用,浓度升高则出现抑制作用,混合抗生素削弱了高浓度抗生素对TH17脱氮性能的抑制作用。在5µg/L喹诺酮类抗生素胁迫下,TH17氨同化基因表达上调,氨同化酶和抗氧化系统酶活性提升。同时,TH17抗性基因表达上调,增加了细胞的抗生素耐受性。进一步地,TH17胞内氨基酸、嘌呤和生物素代谢等通路显著上调,为氮代谢提供能量、底物和辅酶,最终提升了氨同化性能。研究结果从基因、酶和代谢物分子水平上揭示了低浓度喹诺酮类抗生素对TH17脱氮性能的影响途径与机理,可为污水生物脱氮新技术的开发和应用提供理论支撑。

大豆根际土壤中氢氧化细菌促生效应研究

以大豆根际土壤样品为研究材料,采用一个气体循环培养体系(持续通氢气装置),在适当的H2、O2和CO2下以H2作为唯一能源分离氢氧化细菌,结果共分离出40余株细菌,对其进行耗氢能力测定,结果显示有20株菌具有氧化氢功能和自养生长能力。对20株氢氧化细菌进行小麦促生试验,筛选出11株具有促生效果的根际促生细菌。采用薄层层析法,对11株氢氧化细菌进行了ACC降解的分析,确定了菌株A06具有ACC脱氨酶活性,证实ACC脱氨酶是导致大豆根际土壤中氢氧化细菌促进小麦幼苗生长的原因之一。

大豆根际土壤中氢氧化细菌的分离、筛选和基本特征

土壤中的氢氧化细菌能够利用土壤中的H2为能源并同化CO2,增加其种群数量并促进作物生长.采用气体循环培养体系(持续通氢气装置),通过电解水的方式产生H2,与通入的空气混合,形成流速为280ml.min-1、含H2量为41.6～125μmol.L-1的混合气体.采用矿质盐固体培养基,在适当的H2、O2和CO2下以H2作为唯一能源分离氢氧化细菌.采用此方法从大豆根际土壤样品中分离出40余株细菌,对其进行耗氢能力测定表明,有20株菌具有氧化氢功能和自养生长能力,初步判断这20株菌为氢氧化细菌,并测定了菌落形态及生理生化特征.

紫花苜蓿根际氢氧化细菌的分离与鉴定

利用气体循环培养体系从陕西乾县HUP—豆科植物紫花苜蓿(Medicago sativa)根际土壤中分离获得37株细菌.菌株氧化氢能力测定结果表明,8株菌氧化氢和自养生长能力较强,初步确定为氢氧化细菌类群;根据其形态特征、培养特征和生理生化特性,鉴定为7个不同属:假单胞菌属(Pseudomonas)、邻单胞菌属(Plesiomonas)、脂肪杆菌属(Pimelobacter)、黄色杆菌属(Xanthobacter)、勒米诺氏菌属(Leminorella)、地杆菌属(Terrabacter)和稀有杆菌属(Rarobacter);其中氧化氢能力最强的优势菌株WMQ-7 16S rDNA序列(GenBank登录号为EU807744)长度为1451bp,GC含量为53.8%,其核苷酸序列与假单胞菌属同源性高于99%,在系统发育树上位于同一分支,将WMQ-7菌株鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas).

盐胁迫对氢氧化细菌WMQ7浸种小麦萌发和生长的影响

从紫花苜蓿根际土壤分离得到的一株含有ACC脱氨酶以及铁载体的氢氧化细菌WMQ7,通过皿内试验,考查其在不同盐浓度下对小麦‘陕优225’的促生效应。结果表明,低盐胁迫(0.4%NaCl)下,用氢氧化细菌WMQ7菌悬液浸种的小麦发芽粒数、发芽率、发芽势、发芽指数、胚芽、胚根长有明显的增高;同时脯氨酸积累速度与对照组相比显著减缓,对照组脯氨酸含量于胁迫第11天时已达1 383μg.mL-1,高出接菌组3.8倍;丙二醛含量与对照组相比减少了69.28%,过氧化物酶活性显著升高,高出对照组44.44%。而高盐胁迫下(0.8%NaCl),与对照组相比,接菌组对小麦萌发指标有一定影响,丙二醛含量变化不显著,但脯氨酸含量及过氧化物酶活性变化显著。研究表明,氢氧化细菌WMQ7浸种小麦处理对低盐胁迫的伤害有一定的缓解作用,但在高盐胁迫下却无明显效果。

1株具促生作用的氢氧化细菌的分离及鉴定

为了从沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)根际土壤分离具有促生潜力的氢氧化细菌,鉴定其种属并研究其促生机制,利用连续通氢装置分离筛选氢氧化细菌,Salkowski比色法测定产吲哚乙酸(IAA)能力,2,4-二硝基苯肼法测定1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶活性,通用CAS平板法检测铁载体产生,再结合16S r DNA序列分析和生理生化试验结果鉴定细菌种属。结果表明,筛选出1株具有较高促生潜力的氢氧化细菌SDW-16,该菌株具有分泌铁载体的能力,产IAA的量为21.62μg/m L,ACC脱氨酶活性为8 694.55 nmol/(mg·h)。结合生理生化和16S r DNA序列(Gen Bank登录号:KF835389)分析,鉴定其为荧光假单胞菌。菌株SDW-16具有多项促生特征且均高于或达到了其他报道中相关水平,说明菌株SDW-16有较高的促生潜力和研究价值,同时也初步阐明氢氧化细菌的促生机制。在荧光假单胞菌中发现氢氧化细菌尚属首次,丰富了人们对氢氧化细菌分类地位的认识。

氢氧化细菌SDW-16的分离鉴定及促生特性

利用气体循环培养体系从沙打旺根际土壤分离得到1株氢氧化细菌SDW-16(GenBank登录号:KF835389),16S rDNA序列分析和生理生化特征鉴定其为荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)。菌株对植物促生机制的初步研究表明菌株SDW-16除具有铁载体分泌能力外,还具有产IAA和ACC脱氨酶活性,其中产IAA量为(21.62±0.30)μg/mL,ACC脱氨酶活力高达(8 372.17±805.43) nmol/(mg·h)。菌株SDW-16具有多项促生能力且均高于其他菌株,说明菌株SDW-16有较高的促生特性,同时也初步证明了氢氧化细菌的促生机制。

两株氢氧化细菌(zw-17,zw-35)对重金属胁迫下白菜幼苗生长的影响

氢氧化细菌属于植物促生菌,其促生机制的探索已成为当前国内外关注的热点,目前对氢氧化细菌的研究主要集中在其促生活性物质的研究,对重金属胁迫下植物的促生研究较少。为了研究氢氧化细菌对重金属胁迫下的植物幼苗是否具有促生和保护作用,该研究以2株氢氧化细菌和白菜幼苗为材料,用常规鉴定和分子生物学鉴定法确定菌株的种属,采用NJ邻近法构建系统发育树、2,4-二硝基苯肼法测定菌株ACC脱氨酶活性、Salkowski reagent法测定菌株分泌IAA的能力、Belimov法测定氢氧化细菌的植物促生根长活性、Wilkins法测定白菜幼苗的抗性指数。结果表明:2株氢氧化细菌分别属于Pseudomonas sp.zw-17和Sphingobacterium zw-35;ACC脱氨酶活力为(17.87±0.58)、(22.26±0.85)μmol a-KB·mg-1·h-1;产IAA的能力为(13.21±0.78)、(5.79±0.35)mg·L-1;与未接种氢氧化细菌的对照组的根长相比,接种氢氧化细菌有利于植物根的生长;与对照组相比,接种zw-17,zw-35的白菜幼苗抗性指数都有显著性的增长。在处于Cr、Pb的环境下,2株氢氧化细菌都能促进白菜幼苗增长,Pb存在时Pseudomonas sp.zx-17的表现较显著,在Cr存在时Sphingobacterium sp.zx-35的表现较显著。在高浓度的重金属环境中,能保护白菜种子安全的生长。该研究结果可为氢氧化细菌对植物的促生和保护提供理论依据,同时丰富了氢氧化细菌的种群分类。

氢氧化细菌Hgdrogenovibrio marinus固定CO_2产生生物量的研究

研究了海洋好氧性专性化能自养的氢氧化细菌的高密度培养。细菌质量可达到１８．８４ｇ／Ｌ，多糖物质含量可达细胞干重的３０．２６％。经分离、纯化定性，该多糖为菌体所积累的糖原物质。

黄土高原沙棘根际氢氧化细菌的分离与种属分布

目的研究陕西黄土高原沙棘(Hippophae rhamnoides)根际氢氧化细菌种属分布。方法利用持续通H2的气体循环培养体系分离纯化细菌。通过TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)试验和氧化H2能力测定筛选含有氢化酶的菌株。根据其培养特征、形态特征和生理生化特征进行菌株鉴定。用16S rRNA基因序列分析法对氧化氢能力最强的优势菌株构建系统发育树。结果筛选出6株菌初步确定为氢氧化细菌,并划分为4个属:芽孢杆菌属(Bacillus)、气单胞菌属(Aeromonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和微球菌属(Micrococcus)。其中菌株FS2的16S rRNA基因序列(Gen-Bank登录号为GU084156)与芽孢杆菌属相似性为99%,在系统发育树上位于同一分支,因此将菌株FS2归为芽孢杆菌属(Bacillus)。结论说明氢氧化细菌在自然界分布广泛,并为分析氢氧化细菌的种群结构特征提供基础材料。

紫花苜蓿根际氢氧化细菌的分离及其对小麦种子促生作用的研究

从大豆植物根际分离的氢氧化细菌对植物的生长有促进作用,但是关于其他的豆科植物根际分离的氢氧化细菌是否也有促生作用的研究甚少。从紫花苜蓿根际土壤分离氢氧化细菌,并进行其对小麦种子促生实验的研究,判断氢氧化细菌是否有促生作用,从而丰富具有促生作用的根际微生物资源。采用MSA培养基,从铜川新区紫花苜蓿根际土壤中分离得到氢氧化细菌疑似菌株,对其进行TTC法检测菌株氢化酶活性和自养能力的特性,以获得氢氧化细菌;通过小麦种子的萌发进行促生实验验证。结果表明,16株菌株处理过的小麦根长分别增加25%~128%,芽长增长27%~73%,鲜重增加48%~103%。从苜蓿根际土壤分离出的氢氧化细菌均具有较明显的促生作用。

一株氢氧化细菌的生长条件及其对不同氮源利用的研究

从污水处理厂活性污泥中成功地筛选出一株自养型氢氧化细菌(Hydrogen-oxidizing Bacterium,HOB),命名为Rhodoblastus sp.TH20。以模拟氨氮(NH_(4)^(+)-N)废水作为培养基,该菌株能够以H_(2)为能源,CO_(2)为碳源,其最适宜的生长条件为25℃、160 rpm和pH=7.0。当初始NH_(4)^(+)-N浓度为100 mg/L时,菌株在72小时内能有效地去除NH_(4)^(+)-N(>99%)。其中,77.8%的NH_(4)^(+)-N被同化为有机氮,储存在细胞体内,剩余的转化为气态氮。结果表明:Rhodoblastus sp.TH20具有高效的氨同化能力,可实现NH_(4)^(+)-N向微生物蛋白的资源转化,为含NH_(4)^(+)-N污水的资源化处理提供一条新途径。

氢氧化细菌研究现状

豆科植物在固氮过程中产生的氢气与其依赖于氢气而生长的氢氧化细菌构成了豆科植物根际所特有的微生物群落结构,对土壤肥力与养分循环产生重要的影响。本文介绍了氢氧化细菌的研究背景、定义等;目前国内外实验室对氢氧化细菌的研究包括分离鉴定、16SrRNA的测定分析以及实验方案的设计。

一株产1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶的氢氧化细菌的分离鉴定及酶活力测定

【目的】以结瘤豆科植物紫花苜蓿根际土壤为研究材料,筛选具有ACC脱氨酶活力的氢氧化细菌,探索氢氧化细菌植物促生作用机制。【方法】利用持续通H2的气体循环培养体系、矿质盐固体培养基,分离、培养氢氧化细菌,观察菌株形态并测定生理生化特征;16SrDNA序列分析法构建系统发育树;采用薄层层析法筛选ACC脱氨酶阳性菌株,茚三酮显色法测定ACC脱氨酶活力。【结果】分离的37株细菌中有8株菌氧化氢和自养生长能力较强,初步确定为氢氧化细菌,从中筛选出1株ACC脱氨酶阳性菌株WMQ-7。菌株WMQ-7的形态特征、生理生化特征与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的特征基本一致;16SrDNA序列(GenBank登录号为EU807744)在系统发育树中与恶臭假单胞菌同属一个类群,序列同源性99%。鉴定菌株WMQ-7为恶臭假单胞菌,其ACC脱氨酶活力为0.671U/μg。【结论】采用气体循环培养体系分离氢氧化细菌,克服了传统配气法的局限。ACC脱氨酶阳性菌株的筛选,为深入研究氢氧化细菌作为植物根际促生菌的菌株特性和促生机制提供理论依据。

CAS平板覆盖法检测氢氧化细菌铁载体

【目的】用CAS平板覆盖法检测氢氧化细菌铁载体,解决通用CAS琼脂平板法中十六烷基三甲基溴化铵对真菌和某些细菌的生长抑制问题。【方法】将改良的CAS检测培养基覆盖在长满菌落的无铁培养基上,生长抑制问题因微生物未与十六烷基三甲基溴化铵直接接触而解决。【结果】3株氢氧化细菌SDW-5、SDW-9和AaP-13均能产生单菌落,加入CAS检测培养基1 h后,菌落周围产生明显的铁载体晕圈。【结论】本方法成功解决了生长抑制问题,可以作为检测微生物铁载体的通用方法。

紫花苜蓿根际氢氧化细菌对小麦的促生作用与促生机制

从紫花苜蓿根际土壤分离出8株氢氧化细菌,测定其对小麦生长的促进作用,通过小型栽培实验对萌发的小麦进行表征,并利用ACC脱氨酶法和铁载体检测实验对促生机制进行了初步研究.结果表明,菌株WMQ-7,FMG-3,FMG-5对小麦的促生作用显著,根长和苗长均比对照增加50%和30%以上;小麦种子的根上部分干重平均值比对照分别增加95.24%,57.14%,47.62%;成熟的小麦麦粒数均比对照多1倍以上.菌株WMQ-7既为ACC脱氨酶阳性又为铁载体阳性,ACC脱氨酶活力为0.671U/μg,铁载体在404nm处有明显的吸收峰,吸光值为0.834,经检测其产生的铁载体的量为7.1996μg/mL并确定该铁载体类型不是儿茶酚型.因此推测,菌株WMQ-7对小麦的促生作用机制可能与ACC脱氨酶活性和铁载体阳性有关.

氢氧化细菌分离、筛选及促生机制研究进展

氢氧化细菌是一类以氢作为电子供体,通过氧化H2获得能量并同化CO2的无机化能自养菌。近年来,发现作为豆科作物根际主要生理类群的氢氧化细菌促生作用明显,因而受到各国学者的广泛关注。氢氧化细菌在农业、环境保护和人类健康等领域有巨大的应用潜力。目前,由于人们对氢氧化细菌的分类、分离和筛选技术的认识不足,严重影响了氢氧化细菌的研究进程和水平。概述氢氧化细菌的分离及筛选方法,并着重论述了氢氧化细菌促生作用及促生机理的最新研究进展,最后探讨其应用前景。随着研究的深入,氢氧化细菌将受到各国学者的广泛关注。

土壤氢氧化细菌促进作物生长机理研究进展

综述了近十年来国内外关于豆科作物根际土壤促生菌中氢氧化细菌的研究进展,讨论了根瘤释放H2促进作物生长的可能机制.与豆科作物进行轮作、间作是提高土壤肥力、增加作物产量的一项传统的农业耕作方式.对于这种耕作方式优势的机制研究,过去大多数主要集中在土壤氮(N)元素含量的提高.而近期研究表明土壤氢氧化细菌以豆科作物根瘤菌在固氮过程中释放的H2为能量来源进行化能自养改变土壤微生物种群结构.一些土壤氢氧化细菌通过产生1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨酶和根瘤菌毒素抑制植物体内乙烯的合成,促进作物生长.此外,本文进一步讨论了利用现代分子生物学方法研究氢氧化细菌促进作物生长的途径.

典型氢氧化细菌固碳特性种间差异及胞外有机物对固碳过程影响

化能自养细菌对全球CO_(2)固定具有重要的意义.研究了4种典型氢氧化细菌(HOB,分别是Alcaligenes hydrogenophilus DSM 2625、Pelomonas saccharophila DSM 654、Variovorax paradoxus DSM 30034和Acidovorax facilis DSM 649)的固碳特性及其种间差异性,并探究了胞外游离有机碳(EFOC)对不同种类HOB固碳效率差异性的影响.结果表明:(1)不同HOB自养培养过程中表观固碳量随时间呈显著差异性,其中,DSM 2625生长速度较快,其平均固碳量分别是DSM 654、DSM 649和DSM 30034的6.30、8.76和7.02倍.(2)不同HOB之间cbb L基因转录量与表观固碳量的相关系数为0.980(p<0.05),cbb L基因转录量是造成不同菌种之间表观固碳效率差异的关键因素.(3)HOB细胞蛋白质含量与cbb L基因丰度和转录量之间也存在显著正相关,相关系数分别为0.999(p<0.01)和0.976(p<0.05),即化能自养细菌CO_(2)同化途径所固定的有机碳进一步参与细胞蛋白质的合成,进而影响其生长速度和表观固碳效率.(4)HOB在自养培养过程中产生的EFOC对cbb L基因转录效率产生反馈抑制作用,且不同HOB之间,EFOC/TOC比例越低,表观固碳效率越高.

氢细菌固定CO_2反应动力学研究

研究了分批培养条件下固定 CO2 氢细菌的生长及底物消耗动力学特性 .结果表明 ,最佳气相比为 V( H2 )∶ V( O2 )∶ V( CO2 ) =3.5∶ 1 .0∶ 1 .0 ;在 30℃、p H =7.0的条件下培养 4 0h,每 m L培养基菌体干质量达 1 .6mg,每 g细胞干质量含蛋白量为 71 8mg,菌体产率分别为Y( H2 ) =3.0 0 ,Y( O2 ) =0 .65和 Y( CO2 ) =0 .5 4 .并得到了菌生长和底物消耗模型 .