2020年第6期文章目次

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  • 1  封面
    2020, 60(6):0-0.
    [摘要](225) [HTML](59) [PDF 1.72 M](143)
    摘要:
    2  目录
    2020, 60(6):0-0.
    [摘要](176) [HTML](71) [PDF 2.15 M](138)
    摘要:
    3  2020年地质微生物学专刊序言
    李文均,蒋宏忱
    2020, 60(6):i-i.
    [摘要](430) [HTML](212) [PDF 149.68 K](306)
    摘要:
    中国微生物学会地质微生物学专业委员会第八届地质微生物学研讨会于2019年6月13-15日在青岛举行,来自国内外127所高校和科研院所的600余位专家学者齐聚此次会议,围绕地质微生物学领域相关的最新研究进展进行了深入交流和研讨。为展示与会学者的部分最新研究成果,特组织这期地质微生物专刊。
    本期《微生物学报》专刊以地质微生物学为主题,选取了第八届地质微生物学学术会议报导的地质微生物学研究新技术、极端环境微生物、微生物与元素生物地球化学循环、微生物-矿物相互作用、地质微生物应用、以及环境微生物生态与进化等领域的19篇文章,与读者共享。在“地质微生物学研究新技术”专栏,提出了单细胞拉曼光谱在研究代谢过程、分选活细胞以及揭示细胞对物质利用等方面的应用前景;在“极端环境微生物”专栏,报导了贵州兴义喀斯特洞穴中的微生物多样性及抗菌活性,综述了嗜盐菌中甘氨酸甜菜碱的合成途径及其生物学功能;在“微生物与元素生物地球化学循环”专栏,报导了海洋异养细菌、好氧甲烷氧化耦合反硝化细菌、与农田土壤中丛枝菌根真菌-根际细菌及其在碳氮磷循环过程中作用,综述了海洋氮循环过程及基于基因组代谢网络模型预测研究进展、以及湖泊微生物参与硝化、反硝化与硫循环过程的研究进展;在“微生物-矿物相互作用”专栏,报导了铁还原菌与砷还原菌与矿物相互作用及其对元素循环的影响;在“地质微生物应用”专栏,报导了典型油气藏上方土壤甲烷氧化菌群落特征及其勘探意义与煤灰分和无机矿物对生物产气的影响;在“环境微生物生态与进化”专栏,报导了我国南海、东海与黄河三角洲沉积物微生物群落结构特征,综述了候选门级辐射类群(CPR)细菌与古菌ESCRT系统研究进展。
    希望通过本专刊,进一步扩大地质微生物学在国内的影响、并促进地质微生物学相关学科的发展和融合。
    4  单细胞拉曼光谱在微生物研究中的应用
    刘聪,谢伟,何林,张传伦
    2020, 60(6):1051-1062. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190274
    [摘要](711) [HTML](864) [PDF 626.50 K](811)
    摘要:
    拉曼显微光谱是一种能够提供0.5-1.0 μm空间分辨率的单个微生物细胞内化学结构信息的研究技术。近几年来,拉曼显微光谱被越来越多地应用于微生物单细胞的研究中,它可以快速无损地检测微生物细胞内的特征化学组分。典型的单个微生物细胞的拉曼光谱包含核酸、蛋白质、碳水化合物、脂质和色素(例如类胡萝卜素)等信息,这些信息能够表征微生物细胞的基因型、表型和生理状态。所以单细胞拉曼显微光谱是一种可用于区分微生物样品的“全生物指纹”技术,它可用于研究单个微生物细胞生命阶段的转变、鉴定微生物单细胞中的色素及其他化合物的含量变化等。本文综述了目前拉曼显微光谱在微生物单细胞研究上的应用,主要包括与稳定同位素标记(stable isotope probing,SIP)、拉曼成像、光谱分类和细胞分选技术结合来探究微生物单细胞对物质吸收后特征峰的变化、推导物质循环过程、进行微生物分类鉴定和探索基因型与表型的关系。拉曼显微光谱作为微生物单细胞研究的手段之一,在代谢过程的研究、活细胞分选和细胞对物质的利用上具有广泛的应用前景。
    5  贵州兴义喀斯特洞穴可培养放线菌多样性及抗菌活性初筛
    张万芹,房保柱,韩明贤,李帅,董雷,蒋宏忱,李文均
    2020, 60(6):1063-1073. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200022
    [摘要](486) [HTML](261) [PDF 2.53 M](360)
    摘要:
    [目的] 进一步了解兴义喀斯特洞穴可培养放线菌资源及产活性代谢产物的能力。[方法] 选取多种分离培养基,利用稀释直接涂布平板法对贵州黔西南兴义市多个喀斯特洞穴的土壤和岩石进行可培养放线菌资源分离;利用三种发酵培养基对相关放线菌进行生物产物初筛。[结果] 根据16S rRNA基因序列的比对分析,将分离得到的251株放线菌分别归类到44个属,其中链霉菌属(Streptomyces)占分离菌株的比例为24.30%,小单孢菌属(Micromonospora)占比11.95%,红球菌属(Rhodococcus)占比9.16%,微杆菌属(Microbacterium)占比7.17%,诺卡氏菌属(Nocardia)占比6.37%,该五类放线菌为该地区可培养放线菌的优势菌群。对70株细菌进行活性次级代谢产物筛选,其中35株放线菌对指示菌具有抑制活性,且主要类群为链霉菌属和小单孢菌属。[结论] 贵州兴义喀斯特洞穴中存在丰富多样的放线菌类群,且蕴藏大量具有产生活性次级代谢产物能力的菌株,为医药产业提供潜力菌株资源,极具进一步发掘和研究的价值。
    6  嗜盐菌中甘氨酸甜菜碱的合成途径及其生物学功能
    张英杰,廖子亚,赵百锁
    2020, 60(6):1074-1089. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190536
    [摘要](490) [HTML](401) [PDF 1.58 M](349)
    摘要:
    在嗜盐菌长期的盐适应或短期的盐胁迫过程中,甘氨酸甜菜碱(又名三甲基甘氨酸,NNN-trimethylglycine)发挥着极为重要的作用。甘氨酸甜菜碱在嗜盐菌中的生物合成有2种途径:胆碱氧化途径和甘氨酸甲基化途径。前者以胆碱为底物,由胆碱脱氢酶(choline dehydrogenase,BetA)和甜菜碱乙醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BetB)经2次氧化生成甜菜碱;后者以甘氨酸作为底物,由甘氨酸肌醇甲基转移酶(glycine sarcosine N-methyltransferase,GSMT)和肌氨酸二甲基甘氨酸甲基转移酶(sarcosine dimethylglycine N-methyltransferase,SDMT)经3次N-甲基化生成甜菜碱。目前在JGI-IMG和EZBioCloud数据库中公布了134株嗜盐菌标准菌株的全基因组序列。其中,约56.0%的嗜盐细菌和约39.6%的嗜盐古菌拥有胆碱氧化途径所需的2个基因;约9.7%的嗜盐细菌和约0.7%的嗜盐古菌携带甲基化途径所需的2个基因。其中,8株嗜盐细菌同时拥有胆碱氧化途径和甘氨酸甲基化途径所需的全部基因。甘氨酸甜菜碱生物合成基因在典型微生物菌株或经济作物中的表达可以提高其耐盐抗逆能力,这种独特的优势已经引起科学家们强烈的兴趣,相信未来,嗜盐菌中甘氨酸甜菜碱生物合成领域内的科学理论和技术应用会有重大的突破。
    7  海洋异养细菌利用溶解有机碳的定量评估
    肖喜林,咸淑慧,张锐,焦念志
    2020, 60(6):1090-1105. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200134
    [摘要](447) [HTML](250) [PDF 1.29 M](336)
    摘要:
    [目的] 惰性溶解有机碳(refractory dissolved organic carbon,RDOC)是海洋总有机碳的主体组分,RDOC在深海中可保存数千年,构成了巨大的碳储库,在调节气候变化中有重要作用。但RDOC的定量评估尚未有统一的标准方法。通过测定环境中能被异养细菌利用的溶解有机碳(biodegradable DOC,BDOC)可以反过来评估RDOC的量。本文对BDOC测定中一些关键步骤进行验证,为制定海洋RDOC评估标准奠定基础。[方法] 本文评估了3种过滤方式及5种滤膜对DOC测定的影响,并评估了瓶子效应和稀释效应对细菌生长和DOC利用的影响。[结果] 研究发现,(1)GF/F滤膜、GF-75滤膜、聚四氟乙烯(PTFE)滤膜(孔径0.2 μm)、聚碳酸酯(PC)滤膜(孔径0.2 μm)和聚四氟乙烯材质针孔过滤器(HA)(孔径0.2 μm)5种滤膜不会引入DOC污染;抽滤过滤和重力过滤方式过滤效果稳定、无污染,而在线过滤效果不稳定,易污染;(2)不同大小培养体系(30-480 mL;表面积/体积比为:1.64-0.67 cm-1)之间的细菌生长速率和DOC利用量没有显著性差异;(3)培养体系稀释度越高,细菌生长速率越高,对数生长期细菌丰度及DOC利用量越低。[结论] 综合考虑,建议BDOC和RDOC测定实验中采用抽滤过滤的方式及不进行稀释的培养体系;常用的滤膜和培养体积对BDOC评估无显著影响。结合研究结果,我们提出了评估海洋RDOC的方法。
    8  好氧甲烷氧化耦合反硝化极限脱氮系统的效能及应用
    杨娅男,李彦澄,李江,吴攀,艾佳,钟雄
    2020, 60(6):1106-1116. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200012
    [摘要](329) [HTML](293) [PDF 1.11 M](270)
    摘要:
    [目的] 探究甲烷浓度、温度和氮浓度对好氧甲烷氧化耦合反硝化(AME-D)极限脱氮系统的影响,分析该系统微生物群落结构,并对贵阳某污水处理厂尾水进行应用研究。[方法] 采用阶段性实验研究甲烷浓度、温度和氮浓度对系统脱氮效能的影响,通过16S rRNA基因测序技术分析系统中微生物群落结构,利用共焦显微拉曼光谱仪分析实际废水水质变化特征。[结果] 甲烷进气比为3%、温度为30℃、氮浓度为20 mg/L时脱氮效果最好,系统的总氮、氨氮和硝酸盐氮平均去除率分别为93.66%、96.13%和92.25%;系统中的主要甲烷氧化菌分别为Methylosarcina(1.84%)、Methylovulum(0.01%)和Crenothrix(0.14%),以及兼性甲烷氧化菌属Methylocystis(1.9%),主要的亚硝化菌为Nitrosomonas(0.008%),硝化菌为Nitrospira(0.42%),反硝化菌为Hyphomicrobium(1.19%)和Pseudomonas(0.61%);采用该系统处理贵阳某污水处理厂尾水时,出水总氮平均浓度达到0.96 mg/L,能达到极限脱氮的目的,拉曼光谱分析显示系统对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮有较高的去除,甲烷被氧化形成的中间产物可能为醇类或醛类物质,为反硝化菌提供所需碳源。[结论] AME-D极限脱氮由多种微生物协同实现,其功能微生物为甲烷氧化菌、亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌,应用研究显示该系统在城镇污水处理系统中具有较大的应用潜力。
    9  典型农田土壤中丛枝菌根真菌-根际细菌互作及与氮磷利用的关系
    唐浩琪,张娜,孙波,梁玉婷
    2020, 60(6):1117-1129. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200204
    [摘要](366) [HTML](331) [PDF 2.80 M](337)
    摘要:
    在农业生态系统中,土壤微生物是土壤-作物系统养分循环的重要驱动力,其中丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能够促进作物对养分的吸收,适应逆境胁迫。[目的] 进一步揭示AMF和根际细菌群落的跨界网络互作,挖掘与作物氮磷利用显著相关的关键微生物类群,揭示关键类群的生态网络特征。[方法] 利用Illumina测序技术对3种典型农田旱地土壤(黑土、潮土和红壤)中AMF和根际细菌群落结构进行分析;构建互作网络并利用偏冗余分析、相关性分析探究了与氮磷利用相关的潜在关键类群。[结果] 3种土壤中AMF与根际细菌均以正相互作用为主。不同土壤中AMF与根际细菌互作关系差异明显,在红壤中跨界互作最为密切,其中球囊霉属真菌(Glomus)与根际细菌中的放线菌(Actinobacteria)和变形菌(Proteobacteria)之间的交互作用最多。而在黑土中主要体现为根际细菌的界内互作。与氮磷利用率显著相关的关键微生物类群主要属于球囊霉属真菌、放线菌和α变形菌。[结论] 典型旱地土壤中AMF与根际细菌的正相互关系对作物氮磷利用有潜在促进作用,关键类群在有机质和养分贫乏的红壤中可能起到更重要的作用。
    10  海洋氮循环过程及基于基因组代谢网络模型的预测
    张日钊,李斐然,袁倩倩,马红武
    2020, 60(6):1130-1147. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200010
    [摘要](316) [HTML](432) [PDF 937.72 K](378)
    摘要:
    海洋氮循环在地球元素循环中充当着必不可少的角色。海洋氮循环是由一系列氧化还原反应构成的生物化学过程。固氮作用和氮同化作用为生态系统提供了生物可用氮(铵盐)。硝化作用可进一步将铵盐氧化为硝酸盐,硝酸盐又可以通过反硝化作用转化为氮气。整个氮循环实现了海洋中不同含氮无机盐间的转换。微生物是海洋氮循环的重要驱动者,海洋氮循环的研究可以帮助理解海洋生物与地球环境相互作用及协同演化的机制,从而更好地保护地球生态环境。随着氮循环关键微生物基因组尺度代谢网络模型的发表,研究者可以利用代谢网络模型来研究不同氮循环过程的效率、环境因子对氮循环过程的影响以及解析氮循环及生物网络的内在机理等,从而帮助人们更深入地研究海洋氮转化机制。本文主要综述了海洋氮循环过程中各个转化过程的主要微生物,以及基因组尺度代谢网络模型在分析氮循环中的应用。
    11  湖泊微生物硝化过程研究进展
    孙小溪,蒋宏忱
    2020, 60(6):1148-1161. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200066
    [摘要](324) [HTML](312) [PDF 731.02 K](348)
    摘要:
    湖泊中微生物介导的硝化作用在生境内部氮周转和温室气体N2O释放方面扮演着关键的角色。因此,研究湖泊微生物硝化过程及速率有助于我们整体评估湖泊生境内部的氮循环状态,全面认识湖泊响应区域乃至全球气候变化的规律。本文综述了湖泊生境中硝化过程及其驱动微生物和影响因素,包括氨氧化过程、亚硝酸盐氧化过程和完全氨氧化过程,同时聚焦前沿,归纳了氨氧化古菌、氨氧化细菌和完全氨氧化菌产生N2O的机制和相对贡献。最后对湖泊硝化过程研究现状和未来发展方向提出总结和展望。
    12  湖泊微生物反硝化过程及速率研究进展
    孙小溪,蒋宏忱
    2020, 60(6):1162-1176. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190248
    [摘要](296) [HTML](370) [PDF 834.90 K](307)
    摘要:
    湖泊中微生物介导的反硝化过程对于区域乃至全球的气候环境变化有着深远的影响。因此,研究湖泊微生物反硝化过程及速率有助于我们深刻理解湖泊氮元素生物地球化学循环规律,全面认识湖泊生境对全球氮循环的贡献。本文综述了湖泊生境中反硝化过程(包括典型的反硝化过程及与其他物质循环耦合的反硝化过程,如与有机氮耦合的共反硝化作用、与碳循环耦合的硝酸盐/亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化、与铁循环耦合的硝酸盐依赖型铁氧化、与硫循环耦合的硝酸盐还原硫氧化)的速率、驱动微生物及其影响因素。最后对湖泊反硝化过程研究现状和未来发展方向提出总结与展望。
    13  湖泊硫循环微生物研究进展
    陈俊松,杨渐,蒋宏忱
    2020, 60(6):1177-1191. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200059
    [摘要](322) [HTML](612) [PDF 576.23 K](540)
    摘要:
    湖泊是响应气候和环境变化的关键生态系统,是研究元素(如碳、氮和硫等)生物地球化学循环的热点环境。湖泊(尤其咸盐湖)具有硫酸盐含量高且含硫化合物种类丰富的特点,因而湖泊中硫元素生物地球化学循环过程非常活跃。微生物是驱动湖泊硫循环的重要推手。因此,研究湖泊中微生物参与的硫元素生物地球化学循环过程以及相关微生物类群构成,对于深入探索微生物在湖泊生态系统中的作用具有重要意义。本文综述了湖泊中驱动硫循环的微生物(硫氧化菌和硫酸盐还原菌)种群多样性、功能基因、代谢途径、硫氧化/硫酸盐还原速率及其对环境条件变化响应等方面的研究现状,并对未来湖泊微生物驱动的硫循环研究方向进行了展望。
    14  Shewanella putrefaciens CN32对粘土附着态铵氮释放的影响
    马晓田,常保璇,黄柳琴,蒋宏忱
    2020, 60(6):1192-1205. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200196
    [摘要](270) [HTML](195) [PDF 824.61 K](272)
    摘要:
    [目的] 研究产胞外分泌物微生物Shewanella putrefaciens CN32对土壤中常见粘土矿物附着态NH4+的释放效果及影响机制。[方法] 以吸附NH4+的蒙脱石、蛭石、伊蒙混层矿物和黑云母为对象,通过监测S.putrefaciens CN32作用下不同粘土释放的NH4+含量及过程,以及监测微生物量及释放的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的含量变化,研究S.putrefaciens CN32作用下不同粘土矿物类型附着态NH4+释放的差异性。[结果] 粘土矿物附着态NH4+含量从高到低依次为蒙脱石 > 蛭石 > 伊蒙混层矿物 > 黑云母(黑云母NH4+吸附量极低,会在非生物作用下几乎完全释放),CN32作用下粘土附着态NH4+相对释放量依次为蒙脱石 > 伊蒙混层矿物 > 蛭石;然而,尽管CN32有效促进了粘土附着态NH4+释放,但释放的NH4+并未在溶液中大量累积,而是多被微生物同化吸收转化为生物有机氮(EPS为主)并吸附在粘土表面,且粘土对EPS的吸附能力表现为蒙脱石 > 伊蒙混层矿物 > 蛭石 > 黑云母;由于粘土吸附NH4+及EPS都与矿物中的羟基(结构水或层间水)关系密切,推测EPS对矿物羟基的竞争吸附可能是CN32促进NH4+释放的重要原因之一。[结论] 以上结果表明,产EPS微生物S.putrefaciens CN32能够促进各类粘土矿物的附着态NH4+释放,但释放的NH4+可以通过微生物作用转化为有机氮,从而在减少NH4+流失的同时增加土壤氮肥的生物可利用性,因此微生物在降低土壤氮肥流失、转化土壤氮肥污染过程中可能起到了重要作用,也揭示了深入系统地分析不同类型土壤(粘土类型不同)中粘土附着态NH4+在不同功能微生物作用下的迁移转化过程,是精准评估土壤氮肥施用效率及流失风险的前提之一。
    15  一株新的砷还原菌分离鉴定及其对天然矿物臭葱石的溶解作用
    祝贤彬,刘紫薇,M. D. Uzzal Hossain,周行,曾宪春
    2020, 60(6):1206-1220. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190466
    [摘要](283) [HTML](220) [PDF 3.08 M](282)
    摘要:
    [目的] 探究江汉平原土著砷还原微生物如何介导臭葱石的溶解和释放过程,以及硝酸盐和硫酸盐对该过程的影响。[方法] 采集江汉平原高砷沉积物,利用多轮传代富集方法筛选出一株兼性厌氧砷还原菌;克隆其16S rRNA基因、砷还原酶基因(arsC)、硫代硫酸盐还原酶基因(phsA)、硝酸盐还原酶基因(nar)以获得其分类地位;分析该细菌的As(V)、NO3-、Fe(III)、S2O32-还原功能;利用microcosm技术分析该菌株催化臭葱石中不可溶砷和铁的溶解和释放作用及硝酸盐和硫酸盐对此过程的影响;采用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法对细菌作用前后的矿物表面形貌进行分析。[结果] 16S rRNA基因测序结果表明该细菌为柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.),故命名为Citrobacter sp.A11;在Citrobacter sp.A11作用下,0.45 mmol/L As(V)在4 d内被还原成As(III),2.0 mmol/L S2O32-在6 d内被还原成S2-,1.0 mmol/L Fe(III)在3 d内被还原成Fe(II),140.0 mg/L NO3-在28 h内被还原成NO2-;经过28 d该细菌的催化作用使得体系中不可溶砷和铁的释放量分别为33.68 μmol/L、51.93 μmol/L;硫酸根的加入使得砷和铁的释放量分别增长了41.04%和34.30%,硝酸根的加入则使砷和铁释放量分别降低了35.07%和53.46%。XRD、SEM-EDS分析表明,细菌作用后的臭葱石表面形貌发生明显改变,并出现细小且分散的溶解性颗粒。[结论] 本次研究从江汉平原高砷沉积物中富集分离得到一株兼性厌氧砷还原细菌Citrobacter sp.A11,能有效还原As(V)、S2O32-、NO3-、Fe(III);砷还原细菌Citrobacter sp.A11能显著促进臭葱石中砷和铁的溶解和释放,硫酸根离子的存在会促进细菌介导臭葱石中固态砷、铁的释放,而硝酸根离子的存在则对此过程起明显抑制作用。
    16  顺北典型油气藏上方土壤甲烷氧化菌菌群特征及其勘探意义
    张翼飞,许科伟,符波,杨帆,刘和
    2020, 60(6):1221-1231. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190296
    [摘要](244) [HTML](253) [PDF 1.29 M](269)
    摘要:
    [目的] 甲烷氧化细菌(MOB)长期以来一直被用作石油和天然气勘探的重要油气指示菌,其仅能利用甲烷作为唯一碳源。根据甲烷氧化菌菌群特征结合地质剖面可以较好地预测深部油气藏,为石油勘探提供良好的数据支撑。由于传统平板培养法只能针对可培养甲烷氧化菌,方法具有一定局限性。[方法] 本文采用分子生物学技术结合地球化学烃类指标研究了顺北典型油气藏上方土壤中甲烷氧化菌的分布。[结果] 研究结果显示,油气田上方pmoA基因拷贝数与酸解烃含量具有一定的正相关性,且油气区比背景区高0.5-2个数量级。16S rRNA基因高通量测序和pmoA基因的克隆文库结果显示顺北油藏上方土壤中甲烷氧化菌主要以I型为主,水平剖面中甲烷氧化菌随着离油田距离增加存在I型向II型演变的现象,且Methylomonas sp.在背景区与油气区的丰度有较大差异,具有良好的油气指示潜力。[结论] 综上所述,长期微渗透过程中甲烷氧化菌(MOB)的菌群特征对预测深层油藏具有一定的指示作用,结合地质剖面和地表烃类可以有效预测有利油藏区域。
    17  大柳塔长焰煤中灰分和无机矿物对生物产气的影响
    张倩,何环,刘冬雪,孙强,黄华洲,占迪,黄再兴,陶秀祥
    2020, 60(6):1232-1245. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200093
    [摘要](189) [HTML](163) [PDF 688.13 K](203)
    摘要:
    [目的] 以不同密度等级大柳塔长焰煤作为产气底物,前期驯化培养厌氧菌群进行生物模拟产气实验,研究不同密度等级煤中的灰分和无机矿物对生物产气的影响。[方法] 利用小浮沉将大柳塔长焰煤分成不同密度等级的煤样,采用工业分析、XRD、XRF分析小浮沉处理得到煤样的理化性质,利用这些煤样进行生物产气模拟实验,以甲烷产量作为评价指标,分析不同密度等级煤样中灰分对产气的影响。最后,通过添加几种标准矿物方式比较了煤中无机矿物对生物产气的可能影响。[结果] 不同密度等级煤样中灰分对产气量存在一般显著影响(P=0.035),且灰分与甲烷含量呈负相关关系,其灰分中的无机矿物如高岭土、菱铁矿、氧化亚铁镁等的积累对产气有抑制作用。不同矿物配比产气实验证实低含量的粘土矿物促进甲烷的生成,高含量的粘土矿物抑制产气。[结论] 不同密度等级煤中的灰分对生物产气存在一般显著的影响,高灰分煤的产气量低,而低灰分煤的产气量高。
    18  铁还原菌降解石油烃的研究进展
    张涵,孙珊珊,董浩,承磊,佘跃惠
    2020, 60(6):1246-1258. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190562
    [摘要](267) [HTML](435) [PDF 733.82 K](389)
    摘要:
    铁还原菌是指能够利用细胞外Fe(III)作为末端电子受体,通过氧化有机物将Fe(III)还原为Fe(II)微生物的总称。铁还原作用广泛存在于土壤、河流、海洋、地表含水层以及高温高压的地下深部油藏。在厌氧或兼性厌氧条件下,Fe(III)还原耦合有机物的降解,对铁、碳元素的生物地球化学循环具有重要意义。本文介绍了铁还原菌的多样性和铁还原作用机理,综述了铁还原菌在石油烃降解方面的研究进展。此外,还总结了铁还原菌在生物修复中的潜在作用,并对未来的研究方向进行了展望。
    19  南海东海岛沉积物分离细菌的鉴定及其抑菌活性
    邓智敏,袁红旭,周家宇,黄诚欣,陈任术,卢冬梅
    2020, 60(6):1259-1271. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20190354
    [摘要](335) [HTML](225) [PDF 1.04 M](296)
    摘要:
    [背景] 海洋微生物在活性物质开发方面具有巨大的应用前景,而目前有关南海东海岛微生物的研究鲜少。[方法] 对从东海岛沉积物中分离纯化的海洋细菌,采用形态学观察、生理生化以及16S rRNA基因序列的系统发育分析方法进行鉴定;以大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)作为指示菌,测定其抑菌活性;对具有抑菌活性的菌株扩增聚酮合酶(Polyketide synthase I,PKSI)基因,并与已知的PKSI氨基酸序列比对;选择具有PKSI基因的代表菌株,检测菌株及其发酵抑菌物的稳定性。[结果] 分离纯化到25株海洋细菌,分属于不动杆菌属(Acinetobacter)、交替单胞菌属(Alteromonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、假交替单胞菌属(Pseudo-alteromonas)、海洋单胞菌属(Oceanimonas)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、微球菌属(Micrococcus)和海杆菌属(Marinobacter)。12株菌株通过基因筛选检测到PKSI编码基因,其中6株菌株具有抑菌活性和PKSI编码基因,并分属于芽孢杆菌属和交替单胞菌属;PKSI氨基酸序列同源性分析推测菌株DHD-15和DHD-a可能产生新的I型聚酮合酶结构。菌株DHD-15和DHD-L生长温度范围为15-40℃,可耐受10% NaCl高盐以及pH 3和pH 11的酸碱条件,但不耐高温;菌株DHD-15产生的抑菌物质可耐受100℃和pH 11的高温碱性条件,在50℃、pH 9条件下制备和室温保藏条件下抑菌活性较高,其稳定性较好。[结论] 南海东海岛沉积物筛选的细菌种具有抑菌活性,具有产聚酮类活性物质的潜力。
    20  黄河三角洲原生演替中土壤微生物群落结构分析
    党消消,张蕾,王伟,王光美,刘润进,解志红
    2020, 60(6):1272-1283. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200019
    [摘要](398) [HTML](276) [PDF 2.10 M](357)
    摘要:
    [目的] 黄河三角洲区域具有重要的湿地生态系统。碱蓬、野大豆和芦苇是该地区典型的盐生植物。本研究针对碱蓬、野大豆和芦苇混生植物的根际土壤微生物群落组成和功能基因进行了分析比较。[方法] 对碱蓬,野大豆-芦苇混生植物的根际微生物菌群和光滩土壤菌群进行了宏基因组测序,使用COG和KEGG数据库对微生物菌群的功能进行了注释和比较。[结果] 本研究结果表明,变形菌门是3个取样点的主要菌门,其在碱蓬、野大豆-芦苇根际土壤中的相对含量比光滩土壤分别多28.8%和10.6%。此外,拟杆菌门、放线菌门和芽单胞菌门是3个取样点中的优势物种。中华根瘤菌属是野大豆-芦苇混生植物根际土壤的最主要的属。对功能基因进行分析表明,光滩土壤中的功能基因的数量多于碱蓬根际土壤和野大豆-芦苇混生植物根际土壤的功能基因数。在这3个位点中,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢,以及无机离子转运和代谢的基因最多。[结论] 本研究为发掘有价值的微生物资源和海岸带盐碱土壤修复提供了一定的理论基础。
    21  候选门级辐射类群(CPR)细菌研究进展
    陶晔,邢鹏
    2020, 60(6):1284-1303. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200101
    [摘要](398) [HTML](1017) [PDF 1.10 M](868)
    摘要:
    候选门级辐射类群(candidate phyla radiation,CPR)是一类在自然界广泛分布的庞大细菌类群,成员众多,基于宏基因组测序结果已划分出75个门水平分支。CPR细菌是研究微生物进化与各类生境微生物协同作用的理想材料与系统,其在系统进化树中位于细菌域的最外侧,与古菌域外侧的DPANN超门毗邻,进化地位特殊。该类群具有独特的生物学特性,如细胞个体小,基因组精简,缺少三羧酸循环途径以及常见细菌电子传递链相关基因,通常需要与宿主共生、纯培养困难,目前仅在人类口腔中成功分离到一株CPR细菌(TM7菌株UB2523)。本文综述了CPR细菌的发现历程、细胞形态、代谢特征、在碳/氮/硫元素循环中的作用,以及不依赖于培养的组学技术在CPR细菌研究中的应用,可为深入探究CPR细菌的进化地位和驱动地球化学元素循环的方式,以及与宿主共生系统的互作机制提供参考。
    22  古菌ESCRT系统研究进展
    张思豫,卢中一,黄文聪,刘杨,李猛
    2020, 60(6):1304-1317. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20200062
    [摘要](463) [HTML](437) [PDF 2.25 M](319)
    摘要:
    内体分拣转运复合体(ESCRT,endosomal sorting complex required for transport)曾被认为是真核生物特有的系统,涉及膜重塑、泛素化蛋白质分拣等重要细胞生命过程。近年的研究显示,TACK(包括ThaumarchaeotaAigarchaeotaCrenarchaeotaKorarchaeota门)古菌超门中存在着一类与分泌膜囊泡、古菌病毒出胞以及细胞分裂过程等膜重塑过程相关的细胞分裂(Cdv,cell division)系统,该系统中的CdvB和CdvC是真核生物ESCRT-III和Vps4的同源蛋白,提示真核生物ESCRT系统可能起源自古菌。然而,由于TACK古菌中缺少真核生物ESCRT系统的其他关键成分,这一假设仍有争议。最近发现的阿斯加德(Asgard)古菌是一类被认为与真核生物最近缘的古菌,其基因组具有较完整的ESCRT相关蛋白的编码基因,提示真核生物的ESCRT很可能起源于阿斯加德古菌。本文首先简要介绍真核生物ESCRT系统的组成及生物学功能,然后分别总结TACK古菌的Cdv系统和阿斯加德古菌的ESCRT系统的研究进展,重点讨论它们的组成及生物学功能,为进一步了解古菌ESCRT系统与真核生物起源的关系提供参考。

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