日本高松冢古坟微生物病害及其防治研究概述

高松冢古坟是日本国宝级文化遗产,对其实施的原址保护一度是文物保护界的样板工程和国际典范,然而正是逐渐失控的微生物病害导致古坟解体搬迁至异地保护,复杂的人为介入手段是否有助于墓葬壁画的原址保护,值得更进一步探讨和反思。本研究回顾了高松冢古坟自发掘至今的保护历程,重点总结了侵害古坟石室及壁画微生物类群的调查分析及其防治措施的研究。通过对古坟病害微生物群落特征、环境因素变化及防治干预措施等方面相关文献资料的全面梳理和解读,客观评价了该遗址所取得的研究进展及经验教训,为我国乃至世界其他同类环境中壁画保护提供启示与借鉴。

油污胁迫下土壤微生物群落结构对外源施用玉米秸秆生物质炭的响应

[目的]分析外源施用玉米秸秆生物质炭对石油污染土壤酶活性和微生物群落结构的影响方式,旨在为黄土高原陇东地区油污土壤生态修复提供新的土壤调理剂。[方法]对轻度(5%)和重度(20%)油污土壤分别实施了玉米秸秆生物炭(B)、金盏菊(J)和金盏菊+玉米秸秆生物炭(JB)3种处理方式,采用常规方法测定了不同处理组间土壤总石油烃(TPH)去除率、酶活性和土壤微生物群落结构。[结果]①轻度污染时土壤总石油烃(TPH)去除率为JB5(61.95±1.39%)最高,重度污染时为JB20(56.44±1.89%)最高(p<0.05);②外源施用玉米秸秆生物质炭能有效增加轻重两种油污浓度的土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性;③油污浓度由5%增至20%,两种生物质炭参与的处理组(JB20和B20)土壤微生物群落结构组成差异相对较小(p<0.05);④非度量多维尺度(NMDS)分析结果显示,土壤脱氢酶、多酚氧化酶、Chao1指数和Shannon指数是驱动J5,B5,B20,JB5和JB20处理组土壤微生物群落结构分异于CK5,CK20和J20处理组的主要环境因子。[结论]轻重两种油污浓度胁迫时外源施用玉米秸秆生物质炭可显著增加土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性,驱动土壤微生物群落结构变化,从而提高了土壤TPH去除率,因此陇东黄土高原地区油污土壤场地生态修复时可选用玉米秸秆生物质炭作为土壤调理剂。

陇东黄土高原油污土壤环境因子对场地生态修复的季节响应

[目的]探讨陇东黄土高原地区油污土壤场地修复过程中土壤环境因子对季节变化的响应机制,为油污土壤植物微生物联合生态修复的推广应用提供参考。[方法]利用陇东适生植物"金盏菊"联合土著石油降解菌剂开展为期285d的场地原位修复试验,采用常规方法测定不同季节土壤理化特性、酶活性和微生物群落特性等环境指标。[结果](1)场地修复过程中土壤TPHs降解率在夏(24.62%±3.96%)秋(29.93%±1.94%)两季明显高于春(3.82%±0.91%)冬(9.24%±0.87%)两季;(2)季节变化和强化处理对油污土壤酶活性和理化特性存在显著交互效应(p<0.05)。土壤pH值、含盐率和有机质含量在秋季明显降低(p<0.05),而土壤速效养分均在夏秋含量最高(p<0.05);(3)春季土壤微生物群落Evenness指数偏低(p<0.05),夏季Richness指数明显增加(p<0.05),Shannon-Wiener指数在夏秋两季明显高于其他季节(p<0.05);(4)NMDS排序结果显示,夏秋两季分异于其他季节主要与土壤微生物群落Richness指数(r2=0.706 3,p=0.002)和速效磷(r2=0.615 7,p=0.005)有关;(5)低温季节影响土壤TPHs降解率的因素主要是土壤理化特性和土壤酶活性的叠加效应(54%),而夏秋两季土壤理化特性、土壤酶活性和土壤微生物特性三者的共同作用可解释土壤TPHs降解率变异的74%。[结论]土壤微生物群落Evenness指数和土壤酶活性偏低是造成春冬两季土壤TPHs降解率偏低,而土壤微生物群落ShannonWiener指数、Richness指数、速效磷含量和生物强化处理有效化水平是陇东地区夏秋两季土壤TPHs降解率明显增加的主要环境因素。

石油降解菌产生物表面活性剂的研究进展

石油降解菌产生物表面活性剂是微生物对石油烃代谢利用的前提条件。生物表面活性剂对石油的乳化可促进石油分解,研究产表面活性剂的原油降解对原油污染环境的治理具有重要的研究价值和应用前景。产生物表面活性剂的石油降解菌主要有假单胞菌和芽孢杆菌等细菌;生物表面活性剂的类型与应用,脂肽类和糖脂类表面活性剂是目前研究较为清楚的两类生物表面活性剂,大部分菌株可产混合类表面活性剂,可被应用于降解石油中的不同烃类;生物表面活性剂促进石油烃降解的机制,表面活性剂可降低石油表面张力,改变微生物膜结构,促进微生物与石油的接触,提高微生物对石油的利用。通过综述以期为进一步拓展生物表面活性剂的研究思路提供参考。

非洲菊对陇东地区油污土壤的生态修复

为评估非洲菊(Gerbera jamesonii)在陇东地区对石油污染物生物降解的潜力,研究植物应对不同油污浓度胁迫的生长和根际土壤环境响应,本研究分析了非洲菊应对4种油污浓度(1%、3%、5%和7%)胁迫时的植物生长指标、土壤环境指标以及土壤总石油烃(total petroleum hydrocarbons,TPH)、烷烃和芳烃的降解率和降解速率。结果显示:1)土壤TPH、烷烃和芳烃降解率随油污浓度的增加而逐步降低,但其降解速率在油污浓度为5%时最高;2)非洲菊株高、根长和出苗率均随油污浓度的增加而逐渐降低(P<0.05),重度污染(7%)对其地上部生物量有显著抑制作用(P<0.05),而中度污染(3%和5%)对其地上部和地下部生物量有显著促进作用(P<0.05);3)当油污浓度<5%时,非洲菊通过增加土壤脱氢酶、地下部及地上部生物量和土壤微生物多样性来提高土壤TPH降解率,且非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)分析结果显示,植物生物量、土壤酶活性和微生物特性的彼此间共同效应是决定土壤TPH降解率的主要环境因素,而重度污染对非洲菊植物体生物量的抑制作用是导致其土壤TPH降解率显著降低的关键因素。综上所述,5%油污浓度应设为非洲菊耐受力阈值浓度,且在该浓度下非洲菊可确定为具备油污土壤修复潜力的良好植物品种。

产抗菌肽PSI的重组乳酸克鲁维酵母高密度发酵及产物的分离纯化研究

以实验室构建的产抗菌肽PSI的重组乳酸克鲁维酵母基因工程菌作为出发菌株,在摇瓶培养的基础上,建立了100 L发酵罐中高密度发酵工艺及产物分离纯化方法。研究了不同培养基、菌体密度、诱导物及其添加方式等对产物的影响。结果表明,用BSM培养基发酵培养至菌体密度达到190 g/L时开始添加乳糖诱导,乳糖添加量为5 kg,补料流加速度为1 L/h,诱导25 h,菌体细胞湿重达280 g/L,发酵液中蛋白产量达27.8 mg/L,抗菌肽PSI效价达到2.36×109U/L。采用多种分离纯化方法对发酵液中抗菌肽PSI进行分离纯化,结果表明,阴离子交换色谱纯化效率最高,纯化后蛋白效价为8.83×109U/L,其次为丙酮沉淀、超滤、硫酸铵分级沉淀,纯化后蛋白效价依次为6.35×109、4.56×109、3.28×109U/L。

陇东地区油污土壤紫花苜蓿(Medicago sativa)和金鸡菊(Coreopsis lanceolata)——植物修复效应比较

对陇东黄土高原地区油污土壤紫花苜蓿(Medicago sativa)和金鸡菊(Coreopsis lanceolata)植物修复效应进行分析比较。经5个月场地修复试验,相关植物生理、土壤理化及微生物指标分析结果表明:(1)金鸡菊和紫花苜蓿根区土壤总石油烃(Total Petroleum Hydrocarbons,TPH)去除率最高可达75.33%和69.88%;(2)7%和9%油污土壤对金鸡菊生理特性的抑制作用相对较小,且其根区土壤pH、脲酶和碱性磷酸酶活性显著高于紫花苜蓿(P<0.05);(3)金鸡菊根区土壤中食烷菌属(Alcanivorax)、嗜盐单胞菌(Halomonas)和类诺卡氏菌属(Nocardioides)等相对丰度显著高于紫花苜蓿(P<0.05);(4)油污浓度增加抑制了紫花苜蓿植物生理进而限制其根区TPH去除率,而土壤理化和微生物的共同作用使得金鸡菊根区土壤TPH去除率高于紫花苜蓿。

一株石油降解菌Lysinibacillus fusiformis 23-1的筛选鉴定及原油降解特性

石油泄露造成了严重的环境问题和重大经济损失,微生物修复是解决石油污染的最为有效的途径。从青藏高原石油污染土样筛选产生物表面活性剂的低温石油降解菌,并研究了该菌株对石油的乳化性能、降解特性、降解条件以及对不同碳链烃类的利用。本实验用血平板法分离到一株产表面活性剂石油降解菌23-1,形态学和16S rRNA基因序列分析鉴定其为纺锤形赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis 23-1),比色法测定该菌株的乳化性能为19.6%,超声波法测定乳化稳定性为37.5%,表明其能够降低油水界面张力,具有增溶作用。质量法测定L.fusiformis 23-1对石油的降解率为57%,适宜降解条件为:初始pH为7.5,温度为25℃,培养8 d后获得最佳降解效果。GC-MS方法测定该菌株的石油降解特性,结果表明,该菌对石油中不同碳链的烃类降解能力不同。L.fusiformis 23-1能产表面活性剂,具有较强的降解石油能力,可用于石油污染修复。

黑心菊(Rudbeckia hirta)对陇东黄土高原油污土壤植物修复效应

为了揭示黑心菊(Rudbeckia hirta)对陇东黄土高原油污土壤的植物修复效应,在长庆油田公司实施为期5个月的场地修复试验,测定了不同浓度油污土壤胁迫时黑心菊土壤总石油烃(total petroleum hydrocarbons,TPH)去除率、生长指标、土壤理化性质和酶活性以及微生物群落结构的变化。结果显示:(1)3%、6%和8%油污土壤中黑心菊根区土壤TPH去除率分别为73.44%、81.28%和36.80%;(2)油污浓度≤6%土壤对黑心菊株高、根长、地下部干重、根活力和根冠比有明显促进作用,但当浓度≥8%时则产生了显著抑制作用(P<0.05);(3)与对照组(CK)相比,黑心菊在有效增加根区土壤碱解氮和速效磷含量以及土壤脱氢酶、多酚氧化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的同时显著减低了土壤pH(P<0.05);(4)微生物群落结构的LEfSe组间差异分析结果表明,Idiomarina属、嗜盐单胞菌属(Halomonas)、盐厌氧菌属(Halanaerobium)、Balneolaceae属和Fodinicurvataceae属、纤细单胞菌属(Cellulomonas)、食烷菌属(Alcanivorax)、Fodinicurvata属是3%~6%油污浓度范围内黑心菊根区土壤差异指示菌;(5)非度量多维尺度(NMDS)排序和方差分解结果显示,当油污浓度≤6%,黑心菊通过增加根活力、地下部干重和根冠比、根区土壤脱氢酶、多酚氧化酶、脲酶、碱解氮含量和微生物群落丰富度和多样性的方式提高了根区TPH去除率。综上所述,黑心菊可作为陇东黄土高原地区原油污染土壤植物修复的备选植物品种,但油污浓度不应超过6%。