2019年第59卷第6期文章目次

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  • 1  封面
    2019, 59(6):0-0.
    [摘要](492) [HTML](54) [PDF 549.64 K](331)
    摘要:
    2  目录
    2019, 59(6):0-0.
    [摘要](447) [HTML](107) [PDF 889.93 K](368)
    摘要:
    3  2019年地质微生物学专刊序言
    李文均 蒋宏忱
    2019, 59(6):i-i.
    [摘要](588) [HTML](342) [PDF 122.46 K](515)
    摘要:
    4  特邀编辑
    2019, 59(6):ii-ii.
    [摘要](499) [HTML](292) [PDF 482.91 K](532)
    摘要:
    5  新型产甲烷古菌研究进展
    段昌海 张翠景 孙艺华 李猛
    2019, 59(6):981-995. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180435
    [摘要](1414) [HTML](1503) [PDF 1.32 M](1607)
    摘要:
    产甲烷古菌是一类能利用简单化合物产生甲烷气体的厌氧菌。近年来,随着测序技术的不断发展,科学家结合宏基因组学和其他技术先后发现了众多之前未被报道的新型产甲烷古菌。基因组分析等研究发现这几类新型产甲烷古菌具有独特的甲烷代谢通路以及广泛的生态分布,科学家推测它们在全球生态调节以及碳循环中可能起到了不可忽视的作用。然而,这些新型产甲烷古菌大部分尚未通过传统培养方法获得纯培养菌株,其确切的生理代谢机制和生态功能还有待深入研究。为了更加系统地了解这些新型产甲烷古菌,本文从它们的分类、系统发育地位、代谢机制、生态分布以及分离培养等方面进行了综述,并对新型产甲烷古菌未来的研究方向进行了展望。
    6  分子生物学技术在热泉地质微生物学研究中的应用
    何晴 王尚 邓晔
    2019, 59(6):996-1011. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180442
    [摘要](885) [HTML](397) [PDF 476.10 K](713)
    摘要:
    陆地热泉是一类典型的极端生命-环境互作的地质系统,是我们认识生命与环境协同演化的天然实验室。然而,受限于有限的研究手段,热泉中仍存在大量未解密的微生物"暗物质"。这种困境随着技术的革新得到了改善,尤其是近几年来基于组学、探针和同位素标记的多元化检测手段在嗜热微生物多样性的挖掘、新物种和新代谢途径的发现以及嗜热微生物对元素地球化学循环的调控和响应等方面取得了一系列令人瞩目的研究成果,使得热泉极端微生物和地质环境内在联系的研究也成为地质微生物学研究的热点。立足于前人研究成果,本文将简述常用于热泉地质微生物学研究的分子生物学手段的发展,重点总结其在挖掘热泉微生物多样性和热泉微生物的环境功能研究中的应用及进展,最后对未来研究方向提出展望。
    7  岩溶区水生生态系统微藻的生物碳泵效应
    严壮 汪夏雨 李为 余龙江
    2019, 59(6):1012-1025. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180469
    [摘要](682) [HTML](339) [PDF 602.94 K](605)
    摘要:
    微藻在水生生态系统的碳固定中扮演重要角色。本文综述了岩溶区水生生态系统生物碳泵的提出、岩溶区微藻生物碳泵作用、影响微藻固碳的主要环境因素以及岩溶区微藻固碳的研究进展,并提出了亟待解决的关键科学问题,为深入研究岩溶区水生生态系统微藻固碳能力及生物碳泵机制、科学认识岩溶生态系统的碳汇潜力、丰富和完善岩溶碳循环理论提供参考。
    8  不同降压过程对深海海水中可培养细菌群落组成的影响
    李学恭 张维佳 周丽红 蔡凤海 吴龙飞
    2019, 59(6):1026-1035. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180338
    [摘要](938) [HTML](448) [PDF 2.04 M](666)
    摘要:
    [目的]控制不同的压力变化过程,比较对深海水样中可培养细菌组成的影响,探讨马里亚纳海沟深海水样中可培养细菌在不同降压处理过程下的丰度变化和群落组成。[方法]利用保压技术采集无污染、深度6001 m的深海水样后,模拟缓慢降压和快速降压过程,通过2216E培养基及2216E加氧化三甲胺(TMAO)富集培养基,对分离得到的可培养菌株进行16S rRNA基因测序分析和丰度检测。[结果]通过缓慢降压和快速降压处理后,深海海水样品中可培养细菌的丰度和群落组成差异较大。其中,在缓慢降压处理的样品中,平均丰度约为190 CFU/mL,且种群组成单一,以Bacillus属为主(占总菌落数的96%);而快速降压处理的样品中,平均丰度约为437 CFU/mL,主要分布在4个属中:Bacillus(占总菌落数的27.8%)、Achromobacter(24.4%)、Microbacterium(34.4%)和Pseudomonas(13.7%)。值得一提的是,添加TMAO后,2种降压过程处理的样品中,可培养细菌的平均丰度均没有明显提升,但样品中的可培养细菌种类明显提升,部分种属的丰度也发生了明显的变化。此外,一些种属仅在特定的压力和底物存在的条件下出现。[结论]不同的降压方式能够影响深海海水中可培养细菌的丰度和群落组成,添加TMAO的富集实验表明可以增加分离到的细菌的种类,为下一步的深入研究提供良好的研究基础。
    9  冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌多样性及其硫氧化特性
    杜瑞 于敏 程景广 张静静 田晓荣 张晓华
    2019, 59(6):1036-1049. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180353
    [摘要](710) [HTML](376) [PDF 1.53 M](721)
    摘要:
    冲绳海槽热液区独特的地质环境孕育了特殊的生物群落,硫氧化细菌作为生物地球化学循环的重要参与者在热液生态系统中发挥着至关重要的作用。[目的]通过硫氧化菌株的分离培养揭示冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性和硫氧化活性。[方法]采用多种培养基对冲绳海槽热液区不同沉积物样品中的硫氧化细菌进行富集培养和分离纯化;利用16S rRNA基因序列确定硫氧化细菌的分类地位并进行系统发育分析;采用碘量法对典型硫氧化菌株硫氧化活性进行检测。[结果]本研究从冲绳海槽热液区样品中共分离鉴定85株硫氧化细菌,分属于α-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌门和厚壁菌门,优势属为氢弧菌属(Hydrogenovibrio)、拉布伦氏菌属(Labrenzia)、深海海旋菌属(Thalassospira)和海杆状菌属(Marinobacter)。硫氧化活性检测结果表明,7株典型硫氧化菌株对硫代硫酸钠的降解活性介于31%-100%之间,其中泰坦尼克号盐单胞菌SOB56(Halomonas titanicae SOB56)、南极海杆状菌SOB93(Marinobacter antarcticus SOB93)、印度硫氧化粗杆菌SOB107(Thioclava indica SOB107)和嗜温氢弧菌CJG136(Hydrogenovibrio thermophiles CJG136)可以完全降解硫代硫酸钠。[结论]冲绳海槽热液区可培养硫氧化细菌的多样性丰富,为研究该热液区的硫循环过程提供了实验材料和理论基础,多种硫氧化活性菌株的获得极大地丰富了菌种资源,为探究深海热液区硫循环的能量代谢途径和分子机制奠定基础。
    10  北极苔原土壤中可培养细菌的分离及其抗菌活性测定
    贺瑞含 杜宗军 俞勇 李会荣
    2019, 59(6):1050-1062. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180427
    [摘要](772) [HTML](479) [PDF 2.13 M](710)
    摘要:
    [目的]北极地区具有高纬度、低温、高辐射等独特的环境条件。北冰洋及周围大面积的陆地区域鲜有人类踪迹,其中微生物数量不可低估。本研究旨在了解北极土壤中的可培养微生物的多样性及其抗菌活性。[方法]对来源于北极黄河站附近的7份不同植物根下苔原土壤进行直接涂布和富集培养后涂布。[结果]共获得细菌菌株721株,对其中608株进行细菌16S rRNA基因序列测定,归属于86个属,229个种,主要分布于变形菌门(Proteobacteria,54.3%)、放线菌门(Actinobacteria,21.2%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,12.8%)、厚壁菌门(Firmicutes,10.0%)和奇异球菌门(Deinococcus-Thermus,1.6%)。其中从16S rRNA基因序列同源性推测有22株细菌菌株为潜在新种/属。从分离菌株中筛选出16株可抑制金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)或鲍氏不动杆菌(Acinetobacter baumannii)生长的拮抗菌。[结论]获得了北极土壤地区特有的微生物菌株资源,为进一步筛选拮抗菌的活性物质提供了菌株基础。
    11  基于可培养方法分析云南腾冲小空山火山谷芽胞杆菌分布特征
    刘国红 刘波 王阶平 朱育菁 陈峥 车建美 陈倩倩
    2019, 59(6):1063-1075. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180458
    [摘要](660) [HTML](256) [PDF 725.87 K](540)
    摘要:
    [目的]为了解云南腾冲小空山火山谷土壤中可培养芽胞杆菌种类分布特征。[方法]采用可培养手段对小空山火山谷阳坡、谷底和阴坡土壤中的芽胞杆菌进行分离培养,根据16S rRNA基因序列同源性对分离菌株进行鉴定,并分析系统发育地位。利用Canoco 5软件分析采样点芽胞杆菌种类分布特征与土壤样品理化性质的相关性。[结果]从火山谷土壤样品中共分离获得180株芽胞杆菌,16S rRNA基因测序鉴定结果表明分离菌株隶属于芽胞杆菌纲2个科(芽胞杆菌科和类芽胞杆菌科)、6个属、34个种,其中芽胞杆菌属(Bacillus)11个种,类芽胞杆菌属(Paenibacillus)14个种,短芽胞杆菌属(Brevibacillus)3个种,赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus)4个种,嗜冷芽胞杆菌属(Psychrobacillus)1个种和绿芽胞杆菌属(Viridibacillus)2个种,其中7个菌株与其最近模式菌株16S rRNA相似性低于种的界定阈值(98.65%),为芽胞杆菌潜在新物种。优势属为芽胞杆菌属和类芽胞杆菌属,优势种为蕈状芽胞杆菌(Bacillus mycoides),图瓦永芽胞杆菌(Bacillus toyonensis),蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus),解木糖赖氨酸芽胞杆菌(Lysinibacillus xylanilyticus),蜂房类芽胞杆菌(Paenibacillus alvei)和沙地绿芽胞杆菌(Viridibacillus arenosi)。其中16个种分离自阳坡,29个种分离自阴坡,9个种分离自谷底,三者共同种类为6种。阳坡、谷底和阴坡的芽胞杆菌种群分布Bray-Curtis相似性为62.4%,多样性分析结果表明,Shannon指数(H')大小次序为阴坡 > 阳坡 > 谷底。环境因子分析发现,芽胞杆菌种群分布多样性特征与其土壤的海拔高度、碳氮比和硫含量呈负相关,而和碳源和氮源含量呈正相关。[结论]从以上结果得出,云南腾冲火山谷有着较为丰富的芽胞杆菌资源,且还存在可分离培养的芽胞杆菌的潜在新物种,为利用火山微生物资源提供了保障。
    12  安徽某铁矿不同矿山废水库中微生物群落结构特征
    曹子敏 Joseph Frazer Banda 裴理鑫 卫朋飞 辛瑞瑞 董慧渊 郝春博
    2019, 59(6):1076-1088. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180560
    [摘要](732) [HTML](315) [PDF 2.17 M](526)
    摘要:
    [目的]研究安徽某铁矿不同矿山废水库中微生物群落结构特征及其影响因素。[方法]对比分析了该铁矿3个大型废水库的地球化学特征,并用高通量测序技术研究了水体中微生物群落组成,进而用统计学方法解析了环境因子对微生物群落结构的影响。[结果]3个废水库中有2个为酸性,1个为中性,理化性质有明显的差异。近年形成的塌方采场废水库(TF)pH仅为2.55±0.01,Fe浓度高达154.95±0.78 mg/L,SO42-浓度为3374.86±3.81 mg/L;形成于20世纪70年代的排土场废水库(PT)酸性略弱(pH 2.9±0.02),Fe浓度(34.57±4.00 mg/L)与TF相比明显降低,SO42-浓度则高达10398.98±626.70 mg/L;东沙采场废水库(DS)则为中性(pH 7.55),但SO42-仍高达4162.99 mg/L,主要的金属离子为Mg(594.90 mg/L)、Ca(650.10 mg/L)。3个废水库的原核生物多样性随pH的升高而升高。两个酸性废水库的原核生物组成较为接近,但TF的化能自养菌含量较高(69.54%±2.89%),PT的化能异养菌含量较高(64.45%±13.81%)。自养铁氧化菌Ferrovum在TF中的比例高达(64.17±1.84)%,在PT中则下降为(35.39±13.74)%。但PT中含有丰富的化能异养嗜酸菌如Acidicapsa(15.75%±3.99%)、Acidiphilium(10.65%±2.05%)、Acidisphaera(6.34%±1.02%)等。DS中虽然也含有较高的金属离子和SO42-,但其中的原核生物组成与TF和PT截然不同,主要为Limnohabitans(18.47%)、Rhodobacter(8.42%)等。3个废水库的真核生物群落主要由藻类组成,酸水库TF和PT中主要为棕鞭藻属(Ochromonas)和胶球藻属(Coccomyxa),棕鞭藻属在TF中(53.65%±2.02%)占优势,胶球藻属在PT中(68.84±10.4%)占优势,中性废水库DS中则主要是小环藻属(Cyclotella)(49.85%)。经统计学分析,pH是影响矿山废水微生物多样性和群落组成的主要环境因素。
    13  西藏热泉沉积物的硫氧化细菌多样性及其影响因素
    甄莉 吴耿 杨渐 蒋宏忱
    2019, 59(6):1089-1104. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190100
    [摘要](602) [HTML](340) [PDF 692.57 K](638)
    摘要:
    [目的]探究西藏热泉沉积物中硫氧化细菌群落多样性及其环境影响因素。[方法]选取西藏5个地热区的25个热泉样点,现场测量各采样点的水体理化参数,并采集热泉水和沉积物样品。通过功能基因(硫代硫酸盐水解酶编码基因:soxB)克隆文库分析方法,研究沉积物样品中硫氧化细菌群落的组成和多样性,并统计分析其与环境参数之间的相关性。[结果]克隆文库分析结果显示,西藏热泉沉积物样品中的硫氧化细菌主要分属于α-Proteobacteria、β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria纲。研究样品中的硫氧化菌群落香农指数与溶解有机碳的浓度(R=0.489,P<0.05)呈显著正相关。另外,统计发现西藏各热泉之间的硫氧化菌群落组成差异较大,其优势硫氧化细菌种群差异明显,大多数样点的优势硫氧化细菌种群为β-Proteobacteria,少量样点以α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria为主。Mantel检验结果显示,西藏热泉样品中的硫氧化细菌群落组成与温度、硫化物、电导率、海拔、总溶解固体和pH显著(P<0.05)相关。[结论]西藏热泉沉积物中的硫氧化细菌群落广泛分布,且主要以变形菌门为主。地理隔离和理化差异导致了热泉沉积物样品间的硫氧化菌群落组成差异。
    14  内蒙古岗更诺尔湖泊退化情景下好氧甲烷氧化的微生物过程研究
    莫永亮 郑燕 金凤 宝音陶格涛 贾仲君
    2019, 59(6):1105-1115. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180426
    [摘要](700) [HTML](276) [PDF 1.42 M](600)
    摘要:
    [目的]内蒙古岗更诺尔湖退化为碱地、草地情景下,研究好氧甲烷氧化过程及其微生物群落的变化规律。[方法]针对湖泊沉积物及其退化后形成的碱地、草地土壤,在不同初始甲烷浓度下培养,研究其甲烷氧化速率,通过实时荧光定量PCR、高通量测序技术分析甲烷氧化菌的群落构成及其变化规律。[结果]湖泊退化过程中,沉积物和碱地的土壤理化性质、甲烷氧化速率变化规律基本一致,但与草地土壤有显著差异。在微生物属水平,甲烷氧化菌Methylococcus的丰度显著增加,在沉积物、碱地和草地中的丰度分别为19.2%、48.8%和78.3%,而Crenothrix的丰度明显降低,依次为54.7%、32.1%、和13.9%。进一步室内模拟不同初始浓度下甲烷氧化过程,发现沉积物中CrenothrixMethylocaldum的增幅最大;碱地土壤中MethylococcusMethylomonas的增幅远高于其他甲烷氧化菌;而在草地土壤中,Crenothrix增加高达7.81%,增幅达196倍。这些显著增加的微生物可能在不同浓度甲烷氧化过程中发挥了重要作用。[结论]湖泊退化过程中,甲烷氧化潜力降低。沉积物中的甲烷氧化菌发生了显著分异,Methylococcus逐渐成为碱地和草地的优势微生物,而Crenothrix则逐渐成为弱势类群。然而,草地土壤氧化高浓度甲烷过程中,数量上占弱势的Crenothrix迅速变为优势类群,可能发挥了重要作用。
    15  典型草地土壤好氧甲烷氧化的微生物生态过程
    王玉芳 蔡元锋 侯扶江 贾仲君 Saman Bowatte
    2019, 59(6):1116-1126. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180497
    [摘要](796) [HTML](363) [PDF 673.97 K](720)
    摘要:
    [目的]针对我国甘肃三个典型生态区草地土壤(玛曲MQ、临泽LZ和环县HX),研究其甲烷氧化潜力、甲烷氧化菌(methane-oxidizing bacteria,MOB)丰度及可能存在的群落分异规律。[方法]通过原位分析、室内高浓度甲烷模拟培养三种典型土壤及实时荧光定量、高通量测序的方法研究甲烷氧化菌标靶基因pmoA序列的组成及其丰度变化规律。[结果]三种典型草地土壤的原位甲烷氧化菌的丰度存在显著差异,表现为MQ > HX > LZ,其数量范围为为0.18-6.86×107g/d.w.s.;甲烷氧化潜力也表现出类似规律,其通量为109-169 mg/(m2·h);甲烷氧化潜力与原位土壤中甲烷氧化菌丰度有正相关。三种草地土壤甲烷氧化菌存在明显的空间异质性,采用高通量测序的方法,发现三种草地原位土壤中的优势类群为USCγ(Upland Soil Cluster gamma,USCγ);然而,室内高浓度甲烷氧化过程中,传统的甲烷氧化菌均发生明显增加,MQ土壤中TypeⅡ的Methylocystis为优势类群,而LZ和HX土壤的优势类群均为TypeⅠ型Methylosarcina。[结论]这些研究结果表明,我国甘肃典型草地土壤中也存在难培养的大气甲烷氧化菌和经典的可培养甲烷氧化菌,这些微生物极可能氧化极低浓度的大气甲烷,也可能利用闭蓄于土壤中的高浓度甲烷生长。未来应采用先进技术原位观测大气甲烷氧化过程并分离相应微生物类群,研究草地土壤甲烷氧化菌地理分异规律及其环境驱动机制。
    16  三峡库区水体中固氮微生物多样性及其影响因素
    佘伟钰 冯灿 杨渐 蒋宏忱
    2019, 59(6):1127-1142. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190121
    [摘要](705) [HTML](378) [PDF 952.64 K](564)
    摘要:
    [目的]研究分析不同时空条件下三峡库区水体固氮微生物多样性,并探讨其与地球化学参数的相关性。[方法]采集三峡库区不同时间(三月份和六月份)和空间(干流与支流)的水体样品,对其进行地球化学参数分析,并通过构建克隆文库分析样品中固氮功能基因(nifH)的多样性进而探讨其与水体地化参数的相关关系。[结果]统计分析显示三峡库区水体固氮微生物α-多样性和群落组成具有时空差异。支流水体样品的固氮微生物α-多样性高于干流水体样品;六月水体样品的固氮微生物α-多样性高于三月水体样品。三峡库区三月水体样品中的固氮微生物群落以Proteobacteria(50.3%)和Firmicutes(40.0%)为主;六月水体样品的固氮微生物群落以Proteobacteria(48.4%)、Firmicutes(25.4%)和Cyanobacteria(19.0%)为主。Mantel检验结果显示:固氮微生物群落结构的差异与温度、pH和DIC等地球化学参数具有显著(P<0.05)相关性,其中温度和pH的相关性系数最大。[结论]三峡库区固氮微生物的种群结构和多样性具有时空差异,影响三峡水库水体中固氮微生物群落结构与多样性的主要环境因素为温度和pH,同时浊度、DIC、氨氮也对库区水体固氮微生物群落结构和多样性有一定的影响。
    17  基于数据库分析不同类型生境中厌氧氨氧化细菌的多样性分布特征
    洪义国 黄天政 李益本 吴佳鹏 焦黎静 崔明超
    2019, 59(6):1143-1155. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180403
    [摘要](840) [HTML](398) [PDF 1.01 M](706)
    摘要:
    [目的]厌氧氨氧化过程是一种能在厌氧条件下氧化NH4+同时还原NO2-或者NO3-生成N2的过程,是氮素循环过程的重要途径之一。厌氧氨氧化过程由厌氧氨氧化细菌催化完成,目前通过分子生物学的手段已证实了厌氧氨氧化细菌存在于多种类型的生境中,本文对厌氧氨氧化细菌在不同类型生境中的多样性分布规律进行了系统分析。[方法]基于NCBI数据库中厌氧氨氧化细菌的16S rRNA基因序列,利用Mothur分析平台系统分析了厌氧氨氧化细菌在不同生境中的多样性分布规律和特征。[结果]分析表明,海洋环境中Ca.Scalindua属的厌氧氨氧化细菌占绝对主导;淡水和农业土壤中Ca.Brocadia属的厌氧氨氧化细菌占优势;工程系统中普遍存在Ca. Brocadia和Ca. Kuenenia属的厌氧氨氧化细菌;而湿地和河口环境中厌氧氨氧化细菌多样性最高,Ca.Scalindua、Ca. Brocadia和Ca.Kuenenia属的厌氧氨氧化细菌均有较高的相对丰度,显示出了陆地与海洋交汇的显著特征。[结论]本研究系统展示了不同的生境中厌氧氨氧化细菌的多样性群落结构生境分布特征,表明环境特征差异直接影响了厌氧氨氧化细菌的种群分布和系统演化。
    18  镉离子污染条件下微生物群落中细菌与藻类的相互作用
    石遵计 曹政 胡科鑫 彭鑫碧 朱一帆 谢波
    2019, 59(6):1156-1163. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180306
    [摘要](701) [HTML](440) [PDF 1.05 M](571)
    摘要:
    [背景]水体微生物有着丰富的多样性,不同种类的微生物之间的相互作用对水体生态系统的组成结构与功能具有重要影响。水体内的藻类与某些微生物可以发生多种相互作用,然而人们对逆境条件下的菌藻有益相互作用尚缺乏深入研究。[目的]为了研究镉对水体微生物群落的影响以及镉胁迫下菌藻之间可能的相互作用。[方法]本研究运用了基于16S rRNA基因的高通量测序技术,分析在不同Cd2+条件下微生物群落结构的变化,利用微生物相互作用网络分析菌藻之间可能发生的相互作用。[结果]通过分离培养筛选出了与集胞藻PCC6803互作抗Cd2+的关键细菌Y9菌株。[结论]研究结果表明Y9菌株属于Phyllobacteriaceae科,与微生物群落组成和微生物互作网络的分析结果相符。本研究为探索水体环境中微生物种间相互作用、菌藻互作抗Cd2+的生态效应提供参考依据。
    19  过表达Na,K-ATPase基因增强了黑曲霉对硅灰石的风化能力
    孙晶晶 余诚峰 付紫玉 连宾
    2019, 59(6):1164-1173. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180342
    [摘要](508) [HTML](222) [PDF 1.27 M](510)
    摘要:
    [目的]探究和证实黑曲霉钠钾ATP酶(NKA)在硅灰石风化过程中的作用。[方法]以野生型黑曲霉(WT)为原始菌株构建黑曲霉Na,K-ATPase α1基因(NKAα1)高表达菌株oeNKA。通过测定不同时间点(0 d、2 d、4 d、6 d)oeNKA和WT生物量、培养液pH值和矿物风化释放的Ca2+浓度,并用X-ray diffraction(XRD)对风化后的矿物残渣进行检测,比较oeNKA和WT菌株对硅灰石这种硅酸盐矿物的风化效果。[结果]oeNKA菌株的NKAα1基因相对表达量和酶活分别为WT菌株的103倍和1.76倍。在持续6 d的培养过程中,oeNKA与WT的菌丝体生物量变化趋势相同,在培养第2天时WT显著高于oeNKA,随时间差异逐渐缩小并在第6天达到最低;培养液pH值变化趋势相同,分别下降至3.64和3.87;oeNKA风化硅灰石时所释放Ca2+浓度(1011.36±47.78μg/g)约为WT(248.30±25.21 μg/g)的4倍;XRD检测图谱显示菌株oeNKA对硅灰石风化作用更明显。[结论]NKAα1过表达菌株oeNKA对硅灰石的风化能力显著高于WT菌株,且黑曲霉的NKA与硅灰石的风化有密切关联。
    20  芦岭煤田微生物群落结构和生物成因气的产甲烷类型研究
    刘亚飞 王波波 张洪勋 余志晟
    2019, 59(6):1174-1187. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180443
    [摘要](586) [HTML](259) [PDF 749.20 K](485)
    摘要:
    [目的]揭示芦岭煤田微生物群落组成,并分析其潜在的产甲烷类型及产甲烷途径。[方法]采集芦岭煤田的煤层气样品和产出水样品,分别分析样品的地球化学性质特征;利用Illumina HiSeq高通量测序技术分析产出水中的微生物群落结构;采用添加不同底物的厌氧培养实验进一步证实芦岭煤田生物成因气的产甲烷类型。[结果]该地区煤层气为生物成因和热成因的混合成因气;古菌16S rRNA基因分析表明在产出水中含有乙酸营养型、氢营养型和甲基营养型的产甲烷菌。丰度较高的细菌具有降解煤中芳香族和纤维素衍生化合物的潜力。厌氧富集培养结果表明,添加乙酸盐、甲酸盐、H2+CO2为底物的矿井水样均有明显的甲烷产生。[结论]芦岭煤田具有丰富的生物多样性,该地区同时存在三种产甲烷类型。本研究为利用微生物技术提高煤层气的采收率,实现煤层气的可持续开采提供科学依据。
    21  微藻-细菌共生体系在废水处理中的应用
    皮永蕊 吕永红 柳莹 唐永政 高丽 包木太
    2019, 59(6):1188-1196. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180580
    [摘要](932) [HTML](941) [PDF 735.31 K](1312)
    摘要:
    在微藻-细菌协同共生的过程中,藻类光合作用释放的氧气被异养微生物利用来矿化水体中的污染物,细菌呼吸为藻类提供二氧化碳作为碳源。近年来,藻类-细菌协同共生体系在污水处理中的应用得到了广泛的研究。本文重点综述了菌藻协同共生体系中微藻与细菌之间的三种相互作用,以及菌藻协同共生体系在废水处理中的应用。菌藻协同共生体系中的微藻与细菌通过营养交换、信号转导及基因转移等相互作用实现共赢。该体系广泛用于处理富营养化、重金属、药物、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)、石油烃化合物等难降解的有机污染的水体。对于氮、磷等营养物质的去除,其主要机理涉及同化作用、厌氧氨氧化作用、硝化与反硝化作用、磷酸化作用等。对重金属、药物、石油烃化合物及其他有机化合物的去除机制主要是生物吸附、生物富集及细胞内外的生物降解。
    22  油藏嗜热菌与膨润土的相互作用及其对储层防膨的意义
    胡小丽 张蔚 刘邓 邱轩 王红梅
    2019, 59(6):1197-1208. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190074
    [摘要](628) [HTML](302) [PDF 2.20 M](508)
    摘要:
    [目的]本文从胜利油田沾3区块的高温油藏的原油采出液中分离得到一株嗜热菌,通过其与膨润土的相互作用,尝试探讨油藏微生物作为油藏储层中水敏性矿物(如蒙皂石)改性剂的可能性。[意义]研究结果将在降低水敏矿物的膨胀性能,为解决水驱采油中遇到的水敏效应的瓶颈问题提供微生物的新途径。[结果]所得菌株为革兰氏阳性菌,呈杆状,具芽孢,兼性厌氧,鉴定为Geobacillus icigianus SL-1。菌株SL-1在厌氧条件下能够还原蒙皂石的结构铁。扫描电镜(SEM)结果显示,无菌对照体系中,蒙皂石呈不规则薄片状。而经微生物作用后,除薄片状蒙皂石外,另有板状次生矿物的生成。进一步能谱(EDS)分析表明,与薄片状蒙皂石相比,板状矿物含有较高的Al/Si比值,且含有明显的K+信号。XRD结果显示,经过微生物作用后,固相物质中蒙皂石的百分比下降至47.7%,伊利石百分比上升至29.1%,而无菌对照组中蒙皂石的百分含量则为70.4%,伊利石的百分比则为19.8%。XRD物相分析和EDS结果均证实经过微生物作用后,部分蒙皂石转化成了伊利石。膨胀性能的分析进一步揭示菌株SL-1作用后,矿物膨胀性较初始矿物显著降低,缩膨率达到25.9%。以上结果为油藏储层防膨提供了重要的实验依据。

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