酸性稻田全程氨氧化菌对氮肥施加的响应

为了揭示酸性稻田全程、半程氨氧化菌对增氮的响应与敏感性差异,通过盆栽实验,设置施加氮肥处理,测定分蘖期、抽穗期、成熟期全程及半程氨氧化菌的丰度,比较全程、半程氨氧化菌对施肥的响应敏感性。结果表明:未施肥与施肥情形下,分蘖期、抽穗期、成熟期土壤氨氧化菌的优势种群均为全程氨氧化菌(Clade A:3.24×10^(8)~7.24×10^(8) copies·g^(-1),Clade B:2.14×10^(8)~1.48×10^(9) copies·g^(-1))而非半程氨氧化菌(AOA:2.00×10^(7)~4.37×10^(7) copies·g^(-1),AOB:1.35×10^(7)~3.31×10^(7) copies·g^(-1))。施肥的主效应(Clade A:P=0.762,Clade B:氮素利用率=0.398)、生育期的主效应(Clade A:P=0.264,Clade B:P=0.237)、施肥与生育期的交互效应(Clade A:P=0.316,Clade B:P=0.294)均不显著,即全程氨氧化菌两大分支A和B季节变化并不显著,二者对尿素施加的响应并不敏感。未施氮肥与施加氮肥的情形下全程氨氧化菌丰度的环境调控因子可能有所不同。未施氮肥情形下,全程氨氧化菌的2个分支A(Clade A:R=-0.73,P=0.027)和B(Clade B:R=-0.75,P=0.019)的丰度均与土壤总氮含量呈负相关,预示着无外源性氮输入情形下,全程氨氧化菌的生长受土壤有机氮、氨化作用和游离氨负向调控。施加氮肥情形下,全程氨氧化菌尤其是分支A的丰度可能更多地受土壤pH、氧化还原电位(Eh)及NH_(4)^(+)-N含量的影响。氮肥的施加显著影响全程、半程氨氧化菌的群落共变性,致使Clade B丰度与AOA、AOB丰度的正向共变趋势消失。

净水污泥固定化硫氧化菌去除河道中AVS污染的试验研究

目的 研究净水污泥固定化硫氧化菌去除河道中的酸可挥发性硫化物污染方法,为净水污泥资源化利用提供一种新的思路。方法 通过高温焙烧的方法制备净水污泥固定化载体,采用XRD、SEM、BET对载体进行表征,使用净水污泥、绿沸石、活性炭3种载体对硫氧化菌进行固定化,分析其对底泥中AVS的去除效果以及固定化效果的影响,并通过高通量测序技术分析其对微生物种群变化的影响。结果 净水污泥固定化载体的最佳焙烧温度为600℃,无论是单一载体,还是固定化硫氧化菌,净水污泥组对于AVS的去除效果均要优于绿沸石和活性炭;同时硫氧化菌在温度为30℃、pH=6、固定化时间为24 h条件下的固定化效果最好;净水污泥固定化硫氧化菌的加入有利于降解硫化物优势菌种的群居,抑制了硫酸盐还原菌的生长繁殖。结论 净水污泥固定化硫氧化菌能有效去除河道中的AVS污染,降低底泥生物种群的多样性,有利于去除AVS优势菌种的群聚,抑制硫酸盐还原菌的繁殖,促进水体黑臭环境的改善。

黄河上游梯级水库沉积物甲烷氧化菌丰度和群落结构特征

甲烷氧化菌(Methanotrophs)是一类可以利用甲烷(CH_(4))作为唯一碳源和能源的细菌,在生态系统碳循环过程中起着重要的作用。为探究黄河上游梯级水库沉积物甲烷氧化菌的群落组成、基因丰度及其影响因素,以黄河上游大河家至龙羊峡段的10座梯级水库为研究对象,通过甲烷氧化菌功能基因(pmo A)高通量测序和实时荧光定量PCR研究黄河上游不同水文期(枯水期、丰水期)和不同库龄(高库龄、低库龄)梯级水库沉积物中甲烷氧化菌的群落组成和基因丰度,利用“rdacca.hp”包及FAPROTAX功能预测分析甲烷氧化菌的影响因素和生态功能。结果表明,1)黄河上游梯级水库沉积物相对丰度排名前3的甲烷氧化菌属分别为甲基孢囊菌属(Methylocystis,22.70%)、甲基杆菌属(Methylobacter,19.00%)和甲基暖菌属(Methylocaldum,7.17%);甲烷氧化菌α多样性和β多样性均表现为丰水期高于枯水期(p<0.05),二者在不同库龄之间差异性不显著(p>0.05)。2)甲烷氧化菌的pmoA基因丰度在枯水期(1.47×10^(5) copies·g^(-1))显著低于丰水期(9.08×10^(5) copies·g^(-1))(p<0.05);空间上,枯水期呈现从上游(3.92×10^(5) copies·g^(-1))到下游(0.50×10^(5) copies·g^(-1))减少的趋势,丰水期呈现为从上游(5.37×10^(5) copies·g^(-1))到下游(26.52×10^(5) copies·g^(-1))增加的趋势。3)水体总有机碳(19.31%)、总氮(16.40%)、沉积物温度(13.03%)和pH(10.40%)是影响甲烷氧化菌群落组成的重要环境因素;甲烷氧化、甲基营养化、烃降解和化能异养是甲烷氧化菌的主要生态功能。梯级水库的建设影响了沉积物甲烷氧化菌群落演替的时空模式。研究结果可为黄河上游梯级水库CH_(4)生物减排提供一定的参考。

水稻土好氧甲烷氧化菌对大气CO_(2)浓度升高的适应规律

CH4是仅次于CO_(2)的第二大温室气体,而稻田是CH4的主要排放源,未来大气CO_(2)浓度升高情景下(elevatedCO_(2),eCO_(2)),水稻土好氧甲烷氧化过程及其功能微生物群落适应规律尚不清楚。依托中国FACE(FreeAir CO_(2) Enrichment)水稻田试验平台,通过13C-CH4示踪的室内微宇宙培养实验,采用稳定性同位素核酸探针(DNA-SIP)和高通量测序技术,研究未来大气CO_(2)浓度升高对水稻土甲烷氧化活性及其功能微生物的影响规律。结果表明:与常规大气CO_(2)浓度(ambient CO_(2),aCO_(2))相比,eCO_(2)条件下的甲烷氧化活性显著增加,从243 nmol·g^(-1) d.w.s·h^(-1)增加至302 nmol·g^(-1) d.w.s·h^(-1),增幅高达24.3%,甲烷氧化菌数量则增加了1.1倍~1.2倍。通过超高速离心获得活性甲烷氧化菌同化13CH4后合成的13C-DNA,高通量测序发现,未来大气CO_(2)升高情景下水稻土活性好氧甲烷氧化微生物群落极可能发生明显演替,与对照相比,类型I甲烷氧化菌甲基杆菌属Methylobacter的相对丰度增加16.2%~17.0%,而甲基八叠球菌属Methylosarcina的相对丰度下降4.7%~11.1%;同时刺激了食酸菌属Acidovorax和假单胞菌属Pseudomonas等非甲烷氧化菌的活性。综上所述:未来大气CO_(2)升高情景下,水稻土好氧甲烷氧化微生物群落结构发生分异,促进了甲烷氧化通量,而甲烷氧化的代谢产物可能引发土壤中微生物食物网的级联反应,是土壤碳储存和周转的重要功能微生物群。

长期施肥对水稻土典型氨氧化菌和全程氨氧化菌种群活性和丰度的影响

【目的】通过研究长期施用有机肥和无机肥对硝化菌种群活性和丰度的影响,揭示其种群丰度变化与硝化活性之间的关系,为农业生产中减少温室气体排放和实现可持续发展提供科学依据。【方法】使用特异性抑制剂乙炔、1-辛炔和3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)等,结合实时荧光定量PCR技术(qPCR),分析水稻土长期不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M),以及化肥与有机肥配合施用(MNPK)4个处理的全程氨氧化菌(Comammox)、氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)种群活性和丰度,以及硝化螺菌(Nitrospira)和硝化杆菌(Nitrobacter)种群丰度差异。【结果】长期施用有机肥显著提高了Comammox和AOA的活性(双因素方差分析,P<0.001),在单施有机肥处理中,Comammox活性贡献比例高达64.2%,而施用无机肥仅显著促进了AOB的活性(双因素方差分析,P<0.001)。qPCR分析结果表明,有机肥处理显著提高了AOA、Nitrospira、Comammox分枝A和分枝B种群的丰度(双因素方差分析,P<0.001),而无机肥处理则显著提高了AOB和Nitrobacter的种群丰度(双因素方差分析,P<0.001)。相关性分析表明,AOA和Comammox的活性与土壤含水量、有机质、全氮、全磷、速效磷、碱解氮含量以及AOA和Nitrospira种群丰度显著正相关,Comammox活性还与Comammox分枝A丰度显著正相关;而AOB活性则与AOB和Nitrobacter种群丰度、硝态氮和速效钾含量呈显著正相关。【结论】Comammox对供试水稻土的硝化作用有着重要贡献,其活性和种群丰度主要受土壤含水量、有机质、全氮、全磷、速效磷和碱解氮等因子变化的影响。

利用甲烷氧化菌产生聚-β-羟基丁酸酯的研究进展

聚-β-羟基丁酸酯(PHB)是原核微生物产生的一种生物聚酯,主要作为储能物质以颗粒形式在细胞内积累,具有良好的生物相容性、生物降解性、非线性光学活性、成膜性、气体相隔性、抗凝血性等高附加值性能,被认为是化石聚合物的可再生与可生物降解替代品,对缓解世界化石能源危机与环境污染有积极作用。系统总结了目前可生产PHB的甲烷氧化菌种、PHB在菌体内的合成途径、影响甲烷氧化菌累积PHB的因素,并对存在的问题和未来的发展趋势进行了探讨。

Cr(Ⅲ)对锰氧化菌P.putida MnB1活性及功能的影响规律与机制

三价铬(Cr(Ⅲ))与锰氧化菌在环境中通常伴同存在,锰氧化菌介导生成的锰氧化物是Cr(Ⅲ)的主要天然氧化剂,探究Cr(Ⅲ)对锰氧化菌活性和功能的影响对于阐明环境中的锰循环和铬的迁移转化行为具有重要意义。以锰氧化模式菌Pseudomonas putida MnB1为研究对象,通过批实验探究了Cr(Ⅲ)对MnB1活性与功能的影响及其机制。结果表明,Cr(Ⅲ)浓度高于0.05 mmol/L时会造成MnB1的显著死亡,且Cr(Ⅲ)浓度越高杀菌作用越显著,当Cr(Ⅲ)高于0.02 mmol/L时会推迟锰的生物氧化,当Cr(Ⅲ)浓度高于0.2 mmol/L时完全抑制锰的生物氧化。机制研究表明,Cr(Ⅲ)诱导产生的胞内活性氧和Cr(Ⅲ)颗粒引起的细胞膜通透性改变共同影响了MnB1的生长代谢和功能。研究结果为认识锰的生物地球化学循环和铬的迁移转化行为提供了新的理论依据。

铁氧化菌在化工及环境中的应用研究进展

亚铁离子[Fe(Ⅱ)]的化学氧化过程通常是需氧的,而Fe(Ⅱ)的生物学氧化过程则可以在铁氧化菌(FeOB)的驱动下在微氧或厌氧环境下进行。早在19世纪中期人类对FeOB即产生了一定的认识,但由于分离、培养、鉴定方面的技术欠缺,FeOB作用机制的探究进展缓慢。近年来,随着对FeOB在环境修复及生物淋滤领域的应用性不断增强,FeOB的研究逐渐成为全世界范围内的热点方向。目前,关于中性FeOB和嗜酸性FeOB菌株的报道较多,其在环境修复领域的应用也受到了广泛关注。然而,菌株的作用机理不清晰、耐性菌株筛选难度大、人工培养耗时久等问题仍是制约FeOB在实地污染场地中广泛应用的关键因素。本文就FeOB的分类、在不同条件下参与的铁成矿作用及应用进行综述,指出了FeOB在工程中应用的难点和未来的研究方向,以期为FeOB的进一步研究提供系统的信息。

耕种对喀斯特地区土壤甲烷氧化菌丰度及群落结构的差异分析

为了探讨喀斯特地区耕种对土壤甲烷氧化菌丰度和群落结构的影响,明确休耕后菌群的恢复状况,研究选取喀斯特核心区域的天然林地(未人工耕种)为对照,以连续多年耕种的玉米地、休耕地为研究对象,采用实时荧光定量PCR和高通量测序pmoA基因的方法测定土壤甲烷氧化菌的丰度和群落结构变化,以期为喀斯特地区土壤甲烷氧化菌群的恢复提供数据支撑。研究结果表明人工耕种影响土壤甲烷氧化菌的丰度和群落变化,耕种后土壤甲烷氧化菌的基因拷贝数介于9.64×10^(6)~6.96×10^(7)copies/g,优势种群主要集中在氧化效率较低的Ⅰ型上,休耕后土壤甲烷氧化菌优势菌群的种类增多,氧化效率高的Ⅱ型甲烷氧化菌占比增加,有利于土壤甲烷氧化菌落的恢复。

填埋场生物炭-甲烷氧化菌改性覆层的甲烷氧化特性

填埋场覆盖层是一种控制甲烷逃逸的最简单可行办法,然而一般的土质覆盖层工程特性差,与微生物甲烷氧化菌的甲烷氧化效能低。生物炭施加到土体中能够改变土体的微环境和微生物活性,进而可影响生物氧化甲烷的效能。为了研究生物炭-甲烷氧化菌改性土的甲烷氧化效率,该研究使用甲烷检测仪,测定不同pH、甲烷浓度、土样干密度和生物炭掺量下,有菌和无菌土样的甲烷降低率的变化规律。结果表明:当无机盐培养液的pH值为7时,甲烷氧化菌具有较高的氧化效能;pH值为9时,甲烷氧化菌的甲烷降低率小于pH值为7时。在一定初始甲烷浓度下,甲烷氧化菌的氧化效能随着初始甲烷浓度的增大而增大,但当初始甲烷浓度超过一定值时会抑制甲烷氧化菌的氧化效能,生物炭掺量和干密度均会影响甲烷氧化菌甲烷削减效能。随着生物炭掺量的增加,生物炭-甲烷氧化菌改性土的甲烷氧化效率是逐渐增大的;在干密度和生物炭掺量为1.20 g/cm3和15%时,无菌和有菌两种工况的甲烷降低率降幅较明显,分别为10.38%和39.72%。由此表明添加生物炭改变了填埋场覆盖层土体的微环境,提高了甲烷氧化菌的甲烷氧化效能,该研究对填埋场温室气体减排、大气污染防治及土体固碳减排具有重要学术意义和实际价值。

铅冶炼场地土壤微生物群落结构与硫氧化菌作用

长期的铅冶炼生产活动给周边地区带来了严重的重金属污染。重金属污染土壤的微生物群落结构和组成对其风险评估和污染修复具有重要意义。本文选择某铅冶炼区域的周边环境,研究重金属污染在垂直剖面上对土壤微生物群落结构和组成的影响。结果表明,重金属含量随着土壤垂直深度的增加而逐渐降低,中度污染土壤中微生物群落多样性高于低污染土;无论污染程度如何,表层土壤微生物群落多样性均高于底层;相对丰度优势属包括Perlucidibaca、Limnobacter、Delftia、Hydrogenophaga、Thiobacillus、Sulfurifustis、Sphingopyxis,其中硫氧化菌(SOB)丰度较高。XRD结果表明,土壤中存在PbSO_(4),可能是由于SOB的富集对硫的氧化作用。这种硫循环特征可能是铅(Pb)转化为PbSO_(4)的稳定化修复潜力。

固定化锑氧化菌K.aerogenes HC10去除水中Sb(Ⅲ)的效果及机制

针对水环境中Sb(Ⅲ)的毒性问题,采用包埋法制备了固定化锑氧化菌,研究其去除水中Sb(Ⅲ)的效果和机制。通过改变不同固定化锑氧化菌投加量、Sb(Ⅲ)初始浓度、初始pH探究不同因素对固定化锑氧化菌治理含锑废水的影响。结果表明:Sb(Ⅲ)的去除率随着固定化锑氧化菌投加量及初始pH的增大而增大,随着Sb(Ⅲ)初始浓度的增大而减小,在固定化锑氧化菌投加量为2%,Sb(Ⅲ)初始浓度为0.1 mmol/L、初始pH为8.5条件下,培养72 h,Sb(Ⅲ)去除率达到74.31%。通过扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱对固定化锑氧化菌进行了表征,发现固定化锑氧化菌内部呈多孔三维网状结构,为锑氧化菌的生长繁殖提供营养和场所,而且对Sb(Ⅲ)有较好的吸附作用;官能团—OH、—C—O、—C=C对锑的结合起着主要作用。

全程氨氧化菌的发现、生态分布及其生理生化特性研究进展

自20世纪以来,研究人员一直认为硝化作用是顺承发生的,包括亚硝化和硝化两个生化反应过程,并由氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌这两种协同独立完成。全程氨氧化菌(Comammox)打破了硝化作用分为两步的认知,它能够独立将氨氮氧化为硝态氮,这对地球氮循环具有重要意义。与典型的硝化菌相比,Comammox具有补充响应的优势,如适宜在寡营养条件下生长等,这些都引起了研究者对Comammox在废水处理中作用的关注。文中概述了Comammox的发现过程、Comammox在各种生境中尤其是污水处理系统中的分布规律和丰度,以及其生理生化特性。最后,对污水处理系统中Comammox的研究方向进行展望,以提高对Comammox的认识。

超滤水对厌氧氨氧化菌活性的影响

为了探究不同比例的人工配水、超滤水和沼液含量对厌氧氨氧化菌活性的影响,开展厌氧氨氧化反应试验,在菌群培养中使用不同混合比例的人工配水、超滤水和沼液,观察并比较氨氮和亚硝酸盐氮的转化情况,分析不同水质条件下厌氧氨氧化菌的活性变化。设置5个试验组,其中,1#瓶中加入460 mL人工配水,2#瓶中加入230 mL人工配水+230 mL超滤水,3#瓶中加入460 mL超滤水,4#瓶中加入230 mL超滤水+230 mL沼液,5#瓶中加入460 mL沼液。试验结果显示,在不同试验组中,添加不同比例的超滤水和沼液显著影响厌氧氨氧化菌的活性。2#瓶的氨氮和亚硝酸盐氮转化情况最佳,而在完全添加沼液的5#瓶中,厌氧氨氧化菌的活性明显降低。这凸显超滤水和沼液在厌氧氨氧化反应中对菌群行为的重要性。这些观察结果对于优化和控制污水处理中的厌氧氨氧化反应具有重要意义。未来的研究可进一步探讨超滤水和沼液中特定成分对菌群的影响,以更全面地理解不同水质条件下厌氧氨氧化菌的行为特征。

铁氧化菌对20钢在模拟油田采出液中电偶腐蚀的影响

采用丝束电极测试、耦合电流测试、电化学阻抗谱测试等电化学方法,结合表面形貌分析技术,研究了模拟油田采出液中铁氧化菌(IOB)对CaCO_(3)+SiO_(2)沉积层覆盖金属与裸金属之间电偶腐蚀行为的影响。结果表明,IOB增强了沉积层覆盖金属与裸金属之间的电偶效应。在丝束电极测试中,浸泡前6 d内IOB体系的峰值电流密度小于无菌体系,但随着浸泡时间的延长出现反转。电化学阻抗谱测试表明沉积层覆盖金属作为阳极,其表面保护层较为疏松,而裸金属作为阴极,其表面保护层较为致密。IOB促进了沉积层覆盖金属的局部腐蚀,抑制了裸金属的局部腐蚀。

铁/锰氧化菌诱导土壤重金属生物成矿研究进展

综述了铁锰氧化菌诱导成矿对重金属环境行为的影响,分别从铁/锰氧化菌与生物成矿、铁/锰氧化菌诱导铁锰氧化物沉淀耦合重金属稳定化以及铁锰氧化物对土壤中重金属的作用方面进行阐述;并从铁/锰氧化菌生物成矿方式、铁/锰氧化菌诱导生物成矿过程对土壤重金属的稳定化机制等方面进一步总结了铁/锰氧化菌在不同重金属生物成矿修复中的应用,以及微生物诱导成矿过程的调控因素,分析胞外聚合物、温度与酸碱度、共存离子和其他因素对成矿过程的影响,以期为微生物诱导成矿修复重金属污染提供理论参考。未来工作可进一步关注生成矿物稳定重金属的长效性,不同微生物菌群组合对成矿效果的调控,以及铁/锰氧化菌在重金属复合污染场地土壤修复中的应用等方面。

砷氧化菌Pseudomonas sp.AO-1的分离鉴定及其对As(Ⅲ)的氧化性能研究

随着环境砷污染日趋严重和不断地传播使得人类健康处于高风险之中,修复治理环境中的砷污染刻不容缓。将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是治理砷污染的关键步骤,因此寻找一种经济且绿色的氧化技术成为了研究热点,而微生物氧化As(Ⅲ)被认为是治理砷污染一种绿色经济可行的方法。从湖南锡矿山矿区含砷的土壤中筛选出一株砷氧化菌,并利用分子生物学技术对其进行了鉴定;研究了其对As(Ⅲ)的抗性,不同As(Ⅲ)浓度下的生长特征曲线,不同pH条件下As(Ⅲ)的氧化性能,生长曲线及其氧化动力学。研究结果表明:该菌属于假单胞菌属(Pseudomonas),将其命名为Pseudomonas sp.AO-1(简称:AO-1),其对As(Ⅲ)的抗性达2000 mg·L^(-1),具有较高的抗性;当As(Ⅲ)质量浓度高于100 mg·L^(-1)时,菌株AO-1的生长受到了明显的抑制,其进入对数增殖期的时间延后,稳定期较短,衰亡期提前;pH对菌株AO-1的生长及As(Ⅲ)氧化率有显著的影响,其最适生长pH为7;当pH为3-8时,菌株AO-1氧化As(Ⅲ)的氧化率随pH的升高先提高后减小,pH为7时As(Ⅲ)氧化率到达最大的72.5%;菌株AO-1好氧化氧化As(Ⅲ)的米门常数Km和最大氧化速率Vmax值分别为274.70μmol·L^(-1)和0.31μmol·(L·min)-1,其Km低于一些已研究的菌株,体现菌株AO-1对As(Ⅲ)具有良好的亲和力,也表明了其具有较好的As(Ⅲ)氧化性能。综上,该研究所筛选的菌株AO-1具有良好的耐砷性和As(Ⅲ)氧化性,在水体及土壤砷污染修复与治理中具有的潜在应用价值。

锑氧化菌Pseudomonas sp.AO-1的分离鉴定及其对Sb(III)的氧化性能

采用抗性筛选法从锡矿山筛选出一株锑氧化菌,并利用分子生物学技术对其进行鉴定;考察了其氧化Sb()Ⅲ的性能和氧化次生矿物的特征.结果表明:锑氧化菌属于假单胞菌属(Pseudomonas),将其命名为Pseudomonas sp.AO-1(简称:AO-1);影响AO-1氧化Sb(Ⅲ)的因素主要有溶液pH值、溶解氧和铁锰氧化物(单质铁、FeCl_(3)和MnO_(2))等;AO-1在好氧和缺氧条件下均能氧化Sb(Ⅲ),好氧氧化Sb(Ⅲ)的米门常数Km和最大氧化速率Vmax值分别为393.05µmol/L和0.271µmol/(L·min),体现了较强的锑氧化性;AO-1和铁锰氧化物的耦合作用能促进Sb(Ⅲ)的氧化,且铁锰氧化物促进AO-1氧化Sb(Ⅲ)的速率依次为:FeCl_(3)>MnO_(2)>单质铁;AO-1和铁锰氧化物耦合氧化Sb(Ⅲ)生成含Sb(Ⅴ)的次生矿物,次生矿物会加速Sb(Ⅲ)的氧化以及影响锑在环境中的迁移转化.菌株AO-1的锑氧化性能良好,对于锑的生物化学转化和土壤微生物修复的应用有重要意义.

大于80年自然风干保存土壤中甲烷氧化菌的复苏与富集

本研究通过对长期保存的土壤标本中甲烷氧化菌的复苏和富集培养,明确了活性甲烷氧化菌类群及其氧化甲烷潜力,同时分析了对长期干旱胁迫有较强抗逆性的甲烷氧化菌种类。研究主要针对自然风干保存83~87年的采集自福建龙岩荒地、江西南昌水田、四川华阳旱地、甘肃榆中林地、青海湟源和青海都兰牧场的6个土壤标本进行了高浓度甲烷条件下的微宇宙培养,利用气相色谱法测定了甲烷气体浓度动态变化情况以研究其甲烷氧化能力;在获得富集培养物后提取基因组DNA,利用16S rRNA和pmo A基因高通量测序分析了整体微生物和甲烷氧化菌的群落结构;同时,利用两种基因的长片段克隆测序对优势甲烷氧化菌序列进行了系统发育分析。结果显示:经过短暂的复苏,6例土壤档案样品均表现出强烈的甲烷氧化活性,前两代富集液甲烷氧化速率较慢,甲烷氧化速率仅为1.4~3.8μg/(mL·h),而第三代富集液的甲烷氧化速率达到了4.9~7.7μg/(mL·h)。其中,福建龙岩、江西南昌、青海都兰3个样品的富集物还可以将高浓度甲烷持续氧化到大气甲烷浓度(1.8μL/L)以下。高通量测序结果表明,6种富集物中甲烷氧化菌在细菌总量中的占比为39%~85%;pmoA功能基因分析表明,富集物中的优势甲烷氧化菌均为Methylocystis(TypeⅡa)。克隆序列的系统发育分析表明,富集到的Methylocystis种类和已知的Methylocystis rosea strain BRCS1亲缘关系最近,16S rRNA基因相似性为99.86%,pmoA基因相似性为99.05%。可见,TypeⅡa型Methylocystis属甲烷氧化菌具有强大的抗干旱胁迫的能力,经80年的风干保存后其活性仍可以迅速恢复,TypeⅡ甲烷氧化菌在未来将拥有更大的应用空间和价值。此外,长期保存的土壤档案样品仍具有较高的潜在生物活性,因此风干保存的土壤样品同样具有重要的微生物学研究价值。

甲烷氧化菌产单细胞蛋白及其在水产饲料中的应用

随着我国水产行业的迅速发展,鱼粉蛋白资源出现严重匮乏,开发新型非粮蛋白饲料成为解决蛋白资源短缺的重要途径。甲烷氧化菌生产的单细胞蛋白因其高蛋白、低脂肪、不饱和脂肪酸含量高、必需氨基酸种类丰富等特点,已成为水产养殖中动、植物蛋白的良好替代品。文章主要综述了甲烷氧化菌产单细胞蛋白的研究现状、营养特性以及对水产动物的生长性能、饲料转化率、肠道健康等方面的影响,并对甲烷氧化菌产单细胞蛋白的应用前景进行展望,为甲烷氧化菌产单细胞蛋白的开发与利用提供理论参考。