二氧化碳存在下甲烷氧化细菌催化甲烷生物合成甲醇

在甲烷单加氧酶和脱氢酶系的作用下 ,甲烷氧化细菌MethylosinustrichosporiumIMV 30 11可以把甲烷氧化成二氧化碳 .在反应体系中充入一定比例的二氧化碳后 ,检测到了甲醇的积累 .混合气中CO2 ,CH4,O2 和N2 的体积比为 2∶1∶1∶1时甲醇的积累量达到最大 .在超滤膜反应器中进行了连续反应 ,利用反应混合气产生的压力将生成的甲醇从反应体系中分离 .连续反应

甲烷氧化细菌氧化活性影响因素的研究

分别对土壤含水量、温度、施肥措施、土壤中CO_2和O_2含量等几个影响甲烷氧化细菌氧化活性的因素作一综述,分析其原因,为今后进一步研究奠定基础。

大气CO_2浓度升高对稻田根际土壤甲烷氧化细菌丰度的影响

甲烷氧化细菌是目前已知的稻田甲烷氧化唯一生物,在减少稻田甲烷排放、降低大气甲烷浓度方面发挥着重要作用。利用中国稻/麦轮作FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)试验平台,采用实时荧光定量PCR技术,研究了大气CO2浓度升高下,典型水稻生长期根际土壤甲烷氧化细菌数量的变化规律,及其对不同施肥处理(高氮HN和常氮LN)的响应。2009和2010连续2a的观测结果表明,大气CO2浓度升高促进了2009年秧苗期和分蘖期,2010年秧苗期、拔节期和灌浆期甲烷氧化细菌的生长;并可能对2010年常氮条件下成熟期甲烷氧化细菌产生了较显著(P<0.1)抑制;进一步针对甲烷氧化细菌主要类群的分析表明,高氮条件下大气CO2浓度升高提高了稻田根际土壤中Ⅰ型甲烷氧化细菌的丰度。

甲烷氧化细菌Methylosinus trichosporium 3011甲醇累积条件的研究

本文考察了甲烷氧化细菌Methylosi nus trichosporium 3011的生理特性及反应条件对甲烷单加氧酶和甲醇累积的影响。M.3011菌株在4℃保存30～40天内,菌株的细胞生长量和甲烷单加氧酶活性均不受影响。在生长对数期收获细胞,其甲烷单加氧酶活力最高可达125nmol甲醇/mg(细胞干重)·min。在M.3011菌株的生长对数期后期收集细胞,将反应菌悬液浓度控制在0.15—0.3mg(细胞干重/ml,pH为6.7,反应温度为35℃,甲醇累积量可达3.1μmol甲醇/mg(细胞干重)·h。反应液的磷酸缓冲液的最适浓度为60mmol/L。

内蒙古高原干涸湖泊反硝化及甲烷氧化细菌的群落分析

以内蒙古高原半干旱草原区干涸湖泊为研究对象,应用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术对湿地土壤中的反硝化和甲烷氧化关联菌群的关键功能基因nosZ和pmoA进行了研究,根据末端限制性片段(T-RFs)分析了两种菌群的群落结构及多样性变化,以及环境因素所产生的影响,并探讨了土壤微生物群落对湖泊干涸的响应机制.结果表明:干涸湖泊的湖心、湖底土壤反硝化和甲烷氧化细菌多样性指数较高,群落结构较复杂;而较早干涸的湖坡以及相邻草原对照区,两个菌群多样性指数较低,群落结构相对单一.从湖心到相邻草原,反硝化和甲烷氧化细菌的群落相似度逐渐降低,显示两个菌群处于动态演替中.湖泊干涸过程中,水分含量和有机质含量对反硝化和甲烷氧化细菌的群落结构影响显著;高pH值和高铵态氮分别对反硝化和甲烷氧化细菌有抑制作用.随着湖泊干涸,土壤微生物群落因环境扰动而受到胁迫,这一过程会加剧CO2等温室气体的排放.

不同碳源条件下产色素甲烷氧化细菌的菌株特性研究

甲烷氧化菌能利用甲烷作为唯一的碳源和能源。对甲烷氧化细菌M13在甲烷、甲醇不同碳源下进行培养,测定生长曲线,并对菌落形态、细胞形态和菌种生长情况进行观察和分析。结果表明,甲烷氧化细菌M13为革兰氏阴性菌,细胞呈短杆状或略弯,该菌菌落较大,呈圆型,乳白色,较为均匀。长期培养能产生粉红色素,以甲醇作碳源比甲烷作碳源的对菌体生长更好。

甲烷氧化细菌的一个新种

从沼气发酵装置中,分离出一株Ⅱ型专性甲烷氧化细菌81Z菌株。它具有甲烷氧化细菌的一般典型性状。根据其极生单鞭毛和过氧化氢酶阴性的特征,该菌株明显地区别于已知的任何一种甲烷氧化细菌,被认为是一个新种并命名为沼气甲基弯菌(Methylosinus methanica)。本文还讨论了它在厌氧条件下的生命活动。

丙烯经酶催化氧化制环氧丙烷——一株甲烷氧化细菌的分离筛选及生理特性的研究

环氧丙烷是聚氨酯、不饱和聚酯和优质洗涤剂的主要原料,还可用于油漆、化妆品等,是一种非常重要的精细化工原料。目前环氧丙烷主要用氯醇法和烷基过氧化氢法生产。1963年,Vender Lindent发现庚烷菌P.Seruginosa的休止细胞可使辛烯-1氧化成环氧辛烷,首次提出了烯烃经生物催化环氧化生成相应环氧化物的过程。1977年,Colby等报导了从Methylococcus capsu-latus(Bath)菌中提取了非专一性菌甲烷单加氧酶。1979年,C.T.

温度对不同生态系统土壤甲烷氧化过程和甲烷氧化细菌的影响

温室气体的大量人为排放导致了近百年来的全球气候变化。甲烷是重要的温室气体,随着全球气温升高,甲烷排放量会随之增加,进一步加剧了全球温室效应。土壤是甲烷重要的源和汇,土壤中的甲烷氧化细菌在平衡甲烷的释放过程中发挥着关键作用。探究温度变化对土壤甲烷氧化能力的影响成为近年来的研究热点。本文综述了温度对土壤甲烷氧化过程以及甲烷氧化细菌的影响,分析了在不同温度下,各生态系统中的土壤甲烷氧化及甲烷氧化细菌响应特点和规律,比较了不同生态系统中土壤发生甲烷氧化的温度范围以及甲烷氧化菌株的生长温度范围。综述结果表明,不同生态系统能够发生甲烷氧化的温度范围不同;在能发生甲烷氧化的温度范围内,甲烷氧化速率随温度升高而增加;培养温度与土壤原位温度越相近时,甲烷氧化响应较为灵敏。与温度对甲烷氧化过程的影响类似,甲烷氧化细菌的丰度也随着温度升高而增加,并与增温幅度、优势甲烷氧化细菌的原位生长温度密切相关。土壤中的II型甲烷氧化细菌对温度较敏感,随着温度升高,II型甲烷氧化细菌丰度增加,因此,温度会通过影响甲烷氧化细菌的丰度和群落结构,从而影响甲烷氧化过程。但温度是否仅通过调控优势菌种更替来改变土壤甲烷氧化能力目前还尚未定论,未来需要进一步探究。本文讨论了土壤甲烷氧化过程对温度的响应及其微生物机制,可为全面解析全球变暖下的土壤甲烷氧化过程的变化提供参考。

甲烷氧化细菌(Methylosinus methanica)81Z中与甲醇氧化有关基因的克隆

以大肠杆菌(E.coli)DH-1菌株和考斯质粒pLA 2917为宿主-载体系统,建立了甲烷氧化细菌(Methylosinus methanica)81Z染色体基因文库。甲醇利用菌(Methylobacterium organophilum)XX的甲醇脱氢酶(MDH)结构基因片段(2.5kb)经α-^(32)P标记后作为探针对该文库进行筛选,得到两个杂交阳性重组质粒,即pG5和pH11,其中pG5的插入片段为25.4kb,互补分析表明:pG5的插入片段能使包括MDH和细胞色素C(Cyt.c)基因突变株在内的5株甲醇利用菌(Methylobacterium sp.)AM1的甲醇氧化阻滞突变株恢复在甲醇上的生长能力,并且能使3株甲醇利用菌XX的甲醇氧化阻滞突变株恢复野生型生长。至少有4个与甲醇氧化有关的基因位于该片段上。Southern blot杂交进一步证实:该插入片段与探针同源的区域在其4.8kb Sal Ⅰ片段内。

一株高效甲烷氧化细菌生长条件优化研究

通过对5种不同土壤样品进行甲烷降解实验筛选出甲烷降解率最高的稻田土壤样品,并从土壤样品中分离、筛选出一株具有高效降解甲烷能力的甲烷氧化细菌L08.通过对菌种接种量、pH、培养温度、培养方式等条件的研究,得到菌株的最优生长条件:培养温度35℃,pH7.0;菌液接种量4.0%(体积分数),甲烷含量为10%(体积分数),测定其生长曲线,为甲烷氧化细菌降解甲烷研究提供基础数据.

我国南方典型水稻土中甲烷氧化细菌群落分布研究

甲烷氧化细菌以甲烷为其唯一的碳源和能源,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用。水稻土作为主要的甲烷的源和汇,其中分布大量的甲烷氧化细菌。文章通过利用T-RFLP技术发现我国干杉、广州、重庆、江都及进贤五地的水稻土中的甲烷氧化细菌主要的种群是甲基球菌属(Methylococcus)、甲基微球菌属(Methylomicrobium)、甲基孢囊菌属(Methylocystis)、甲基杆菌属(Methylobacter);五个地区水稻土的土壤中的甲烷氧化细菌分布存在差异,江都水稻土中甲烷氧化细菌种群类型较多,重庆水稻土中甲烷氧化细菌种群多样性指数最大。

甲烷氧化细菌催化二氧化碳生物合成甲醇的研究

甲烷氧化细菌中包含的甲烷单加氧酶(MMO)、甲醇脱氢酶(ADH)、甲醛脱氢酶(FaldDH)、甲酸脱氢酶(FateDH)经过一系列反应能够把甲烷深度氧化生成二氧化碳,并生成一定的能量物质.把二氧化碳还原为甲醇是一个需要能量的过程,目前还没有已知的有机体在温和条件下完成这一反应.研究发现,甲基弯菌MethylosinustrichosporiumIMV3011可以催化二氧化碳生物转化生成甲醇.在休眠的悬浮细胞中充入二氧化碳后,反应一段时间在反应液中检测到了甲醇.二氧化碳转化成甲醇是一个需要能量推动的反应,为了补充反应所消耗的能量,反应一段时间后需要用甲烷进行再生,以恢复细胞中的还原当量NADH.我们进行了反应再生的交替连续批式反应,甲醇积累量能够维持在一个比较稳定的水平.理论上,反应不会增加温室效应,这是一个有效的、环境友好的、可恢复的反应过程.

甲烷氧化细菌生物催化合成聚-β-羟基丁酸酯的分子量调控

在甲烷氧化细菌Methylosinus trichosporium IMV3011细胞内生物催化合成聚-β-羟基丁酸酯(PHB)的过程中,对影响聚合物分子量的各种因素进行了研究.发现碳源、培养基组分NH4+,NO3-,HPO24-,Mg2+,某些导向PHB合成的关键中间产物以及PHB的提取方法均会对PHB的分子量产生影响.同时,通过对胞内PHB合成酶系中关键作用酶的活性变化进行研究,发现β-酮硫解酶催化着控制进入PHB循环入口的关键反应,而PHB分子量的变化则主要取决于PHB合成酶和PHB降解酶的协同作用.

重庆凉风垭天然气富集区上覆菜园土壤甲烷氧化细菌群落分析

对重庆市凉风垭地区一具有天然气泄漏的菜园土壤进行采样,利用16S rDNA克隆文库研究了该菜园表层及底层土壤样品中甲烷氧化细菌的群落结构,以期了解甲烷泄漏地区甲烷氧化菌的丰度、结构和组成状况,为深入探讨甲烷在该地区的循环及甲烷泄漏对环境的影响奠定基础。DNA序列分析结果显示,该天然气富集区上覆菜园地土壤中Ⅰ型甲烷氧化细菌以甲基细菌属(Methylobacter)占绝对优势,在底层样品与表层样品中所占比例存在较大差异,且底层样品中Ⅰ型甲烷氧化菌的多样性指数(1.99)比表层样品中的多样性指数(1.3)高。Ⅱ型甲烷氧化细菌仅在底层样品CD1中检测到,以甲基孢囊菌属(Methylocystis)占优势,其多样性指数为2.07,种类较Ⅰ型种类要多,这可能暗示Ⅱ型甲烷氧化细菌更能适应在土壤底层低氧、高浓度CH_4条件下生存。同时,系统发育树分析显示,大部分菜园底层土壤样品中的Ⅰ型甲烷氧化细菌序列无法同已知的甲烷氧化细菌种属聚在一起,暗示该天然气富集区上覆菜园土壤中甲烷氧化细菌具有特殊性。由于Ⅰ型和Ⅱ型甲烷氧化菌对CH_4的亲和力以及对CH_4氧化能力的差异,天然气富集区甲烷氧化菌的群落结构研究对深入了解陆地生态系统CH_4代谢具有重要意义。

n-damo细菌在不同生态环境中的遗传多样性和潜在功能研究

反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)是自然环境中减少甲烷排放的关键过程。近年来研究发现,亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化(n-damo)细菌在湖泊、河流、稻田和生物反应器等环境中表现出不同的分布特征和群落格局。然而,以往的环境调研主要集中在单一生态环境或样本类型,使得n-damo细菌在全球生态格局中的总体作用和分布特征仍然存在一定的未知。此外,在描述不同生态环境中n-damo细菌多样性时,16S rRNA和pmoA基因之间的具体区别或偏好性尚不清楚。因此,为了填补这一研究空白,基于n-damo细菌的两个关键基因,即16S rRNA和pmo A,通过生物信息学分析来评估不同生态系统中n-damo细菌的多样性特征。研究发现,16Sr RNA和pmoA基因所揭示的n-damo细菌遗传多样性和潜在功能存在差异。保守性更高的16S r RNA基因在湿地环境中多样性最高,而在人工富集环境中多样性最低。pmo A基因则在淡水环境中表现出最高的多样性,但也同样在人工富集环境中表现出最低的多样性。热图和韦恩图显示,淡水环境和湿地环境中n-damo细菌的相似性最高,但人工富集和咸水环境下的n-damo细菌与其他环境差异显著。此外,系统发育分析显示,16S rRNA与pmoA基因具有不同的同源模式,16S r RNA因其保守性而具有较高的同源性,而pmo A基因则表现出更多的簇族分化。这些结果为了解DAMO微生物对不同生态系统中甲烷减排和碳氮生物地球化学循环的贡献提供了重要见解。此外,未来n-damo细菌的环境调研工作应同时分析16S rRNA和pmo A基因,从而对n-damo细菌的分布和功能进行更加科学地综合评价。

一个Ⅱ型甲烷氧化菌中甲烷单加氧酶羟基化酶的分离纯化和理化性质

甲烷氧化细菌能够催化甲烷和一系列小分子烃类化合物的羟基化反应,对控制全球变暖起着重要作用,在工业催化和生物除污中具有非凡的潜能。应用层析方法纯化了Ⅱ型甲烷氧化细菌MethylosinustrichosporiumIMV3011中甲烷单加氧酶的羟基化酶,并对其进行了表征。凝胶过滤法测定了该酶分子量为201.3kD;SDS-PAGE表明羟基化酶含有三个亚基(αβγ),分子量分别为58kD、36kD和23kD,比较两种方法证明该羟基化酶是一个同型二聚体构型(αβγ)2,总分子量为234kD。薄层等电聚焦测定该酶的等电点为5.2。酶的比活力为603.6nmol/(min.mg),活力回收为34.3%。HPLC法测定该酶的纯度在95%以上。原子吸收光谱显示每分子羟基化酶中含有3.02个Fe原子。羟基化酶的稳定性pH值为6.2～7.5,稳定性温度为低于35℃。菌株IMV3011的细胞表观构型呈现了长型、稍微弯曲的杆状形态。

一个甲烷氧化菌株的分离、鉴定及其特性研究

实验室自行设计方案分离多株以甲烷为唯一碳源的菌株,对其中的1株QJ16进行了研究,根据该菌株形态特征与16S rDNA序列的同源性分析,证实该菌株是一个与其最近的甲基单胞菌属各成员都不相同的菌株。对该菌株的培养条件和利用甲烷的特性进行研究结果表明,氮源以氯化铵和硝酸钾共同作用最好,碳源以甲烷最佳,最佳生长温度为30℃,最佳生长pH为6～7;在批式实验时菌株利用甲烷的最适pH为6.5左右,微量元素Cu2+的浓度为15μmol/L。