2015年第42卷第5期文章目次

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  • 1  42(5)封面
    编辑部
    2015, 42(5).
    [摘要](1084) [HTML](0) [PDF 20.45 M](3448)
    摘要:
    2  42(5)目录
    编辑部
    2015, 42(5).
    [摘要](1027) [HTML](0) [PDF 1.37 M](1545)
    摘要:
    3  中国微生物生态学的进展——《微生物生态学专刊》序言
    王爱杰 庄国强
    2015, 42(5):815-816. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.157005
    [摘要](1319) [HTML](100) [PDF 243.27 K](1918)
    摘要:
    2014年10月在北京召开的“2014年中国生态学会微生物生态专业委员会暨国际学术研讨会”标志着我国微生物生态学研究专业学术组织已经走过了30年的历程。经过几代微生物生态学研究者的不懈努力,我国的微生物生态学从无到有,不断开拓和发展,使得我国微生物生态学研究的队伍不断壮大,在若干方向的研究水平处于国际前沿。为了展现我国微生物生态学研究的最新进展,《微生物学通报》针对本次研讨会组织出版了本期《微生物生态学专刊》,以期促进微生物生态学及相关交叉研究领域的发展。
    4  盐渍化土壤中蓝细菌的生态学研究
    周宁一
    2015, 42(5):956-956. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.158005
    [摘要](1104) [HTML](127) [PDF 116.36 K](1754)
    摘要:
    5  滨海盐渍化土壤中蓝细菌多样性及分布
    李寒 张晓黎 郭晓红 宋延静 龚骏
    2015, 42(5):957-967. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140897
    [摘要](1348) [HTML](112) [PDF 892.46 K](1946)
    摘要:
    【目的】蓝细菌在贫瘠土壤的固氮、固碳中发挥着重要作用,然而土壤盐渍化对蓝细菌多样性及群落结构的影响还不清楚。本研究以莱州湾南岸及黄河口海水入侵盐渍化土壤为例,研究蓝细菌的多样性、群落结构及丰度沿盐度梯度的分布情况。【方法】利用自动核糖体间隔基因分析(ARISA)技术与群落相似性分析(ANOSIM)探究蓝细菌群落的差异与空间分布格局;通过16S rRNA基因克隆文库、测序与系统进化分析解析了3个典型盐度梯度样品中蓝细菌的群落组成;实时定量PCR测定蓝细菌16S rRNA拷贝数(丰度);BEST多元分析探寻影响蓝细菌分布的主要环境因子。【结果】蓝细菌在莱州湾南岸盐土中分布广泛,其群落结构在低(0.63%?1.27%)、中(1.55%?2.00%)、高盐度(2.39%?5.11%)样品组之间差异显著(P=0.03),而在不同含水量样品组间则不显著(P=0.09)。总体来看,群落结构主要受土壤盐度与含水量这两个因子联合控制(P=0.02)。低盐样品中蓝细菌多样性和丰富度最低,并以Halomicronema和Acaryochloris为优势类群。Leptolyngbya在中、高盐土中占优势。Arthrospira与Geitlerinema仅在低盐土中检测到,而Oscillatoria则仅出现在高盐土中。随盐度升高蓝细菌丰度呈下降趋势,低盐土样中蓝细菌丰度(2.14×105 copies/g干土)显著高于中盐土(1.25×105 copies/g干土)(P<0.05);高盐度土为1.20×105 copies/g干土。【结论】盐渍化程度是调控莱州湾南岸滨海土壤中蓝细菌群落结构与丰度的最重要环境因子,可能对滨海土壤微生物碳氮循环产生重要影响。
    6  菌根真菌促进植物生长的光合生理研究
    范黎
    2015, 42(5):968-968. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.159005
    [摘要](1042) [HTML](115) [PDF 110.43 K](1824)
    摘要:
    7  基因芯片数据预处理方法(LnMR和RAln)的评估和比较
    郑乔舒 岳淏伟 杨云锋
    2015, 42(5):817-825. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140797
    [摘要](1768) [HTML](119) [PDF 959.01 K](8167)
    摘要:
    【目的】评估并比较两种基因芯片数据预处理方法(LnMR和RAln)。【方法】以西藏高寒草甸草原夏季放牧实验和中国东部农田土壤移栽与玉米种植交互作用实验的两套基因芯片数据为例,利用等级-丰度曲线、均匀度指数、单因素方差分析、Q-Q图、α多样性和响应比等统计方法评估预处理效果。【结果】两种方法均能有效缩小极值和信号差异,改善信号分布,减小随机误差,提高数据正态性,增强实验结果的趋势,使芯片数据更适于进一步统计分析。两种预处理方法各有特点,LnMR法更适合检测不同处理间微生物结构差异,RAln法可以一定程度上消除基因芯片测定的系统误差。【结论】LnMR法和RAln法是两种行之有效的基因芯片预处理方 法,在实际分析中研究者应根据研究需要合理选择。
    8  不同石油浓度对浮游细菌群落影响的新发现
    位光山 孙静 李静 李菡 高峥
    2015, 42(5):826-834. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140880
    [摘要](1418) [HTML](131) [PDF 1.15 M](2067)
    摘要:
    【目的】研究不同浓度石油污染对海水中浮游细菌群落结构及多样性的影响,并尝试阐述造成这种影响的机理。【方法】将采集自海上钻井平台附近的表层海水样品,在实验室条件下用不同浓度的石油(0?10 g/L)处理1周后,用末端限制性片段长度多态性(TRFLP)方法检测其细菌群落结构及多样性变化情况。【结果】得到了一些与以往研究结果不同的新发现,如细菌多样性不是简单地随石油浓度的升高而降低,而是呈现先降低再升高最后又降低的趋势。0.1 g/L石油处理组(M0.1)与0.5 g/L处理组(M0.5)、2.5 g/L石油处理组(M2.5)和10 g/L处理组(M10)的细菌群落结构更相似,且添加石油处理组(M0.1、M0.5、M2.5、M10)与未添加石油的对照组(M0)间细菌群落结构相差较大。与石油降解相关的细菌主要集中于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。基于TRFs在不同处理组的相对比例,可将实验得到的52个TRFs划分为6种类型:低浓度(I)、中浓度(II)、高浓度(III)、广浓度(IV)、窄浓度(V)石油适应型和石油敏感型(VI)细菌。另外,首次提出“碳(能)源-毒素”假说来解释石油污染对浮游细菌群落的影响。【结论】石油污染对浮游细菌群落的影响与石油的浓度和海水中原有的历史细菌群落密切相关,可以按照浮游细菌对石油的适应性对其进行分类,并且“碳(能)源-毒素”假说能较好地解释石油污染对浮游细菌群落的影响。
    9  设施菜田与棚外粮田土壤菌群和反硝化气体产生的比较分析
    田浩 杨柳青 曹文超 王芸 朱莹 陈冠舟 赵立平 王敬国 张晓君
    2015, 42(5):835-844. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.141025
    [摘要](1311) [HTML](128) [PDF 812.17 K](2113)
    摘要:
    【目的】对比设施菜田与棚外粮田土壤菌群以及N2O产生模式的差异。【方法】采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和反硝化功能基因(nirS,nosZ)方法分别比较两种土壤细菌群落以及功能基因类群丰度的差异,利用自动连续在线培养监测体系(Robot系统)测定两种土壤在好氧、厌氧阶段N2O等反硝化相关气态产物产生模式,分析N2O/(N2+N2O+NO)产物比。【结果】设施菜田与棚外粮田具有不同的土壤细菌群落结构,并且土壤细菌总量得到了显著的提升,然而两种反硝化功能基因(nirS,nosZ)丰度并没有显著变化。与设施菜田相比,棚外粮田有相对低的N2O积累量以及产物比,并且在厌氧初期气体产生模式有所不同。培养后铵态氮和亚硝态氮含量上升。【结论】设施菜田长期有别于棚外粮田的管理方式造成了土壤细菌群落的显著改变,增大了活跃微生物总量,造成土壤酸化,并导致N2O在气态产物中的比例升高。设施菜田土壤微生物进行了与棚外粮田不同的硝酸盐呼吸过程,异化硝酸盐还原成铵(DNRA)过程有可能贡献了两种土壤的部分厌氧N2O产生量。
    10  微生物电解池阳极生物膜功能菌群构建及群落特征分析
    刘充 刘文宗 王爱杰
    2015, 42(5):845-852. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140927
    [摘要](1395) [HTML](150) [PDF 2.30 M](2700)
    摘要:
    【目的】微生物电解电池(MEC)是近几年快速发展的利用电极呼吸微生物快速降解有机质,通过较小的辅助外加电压直接生成氢气的新工艺。MEC能够有效地富集高效率电子传递功能菌群,是未来工艺放大和快速启动的关键。【方法】采用不同驯化方法构建MEC电极微生物菌群,通过单链构象多肽性技术(Single-strand conformation poly-morphism,SSCP)快速检测分析启动后电子传递功能菌群特征。【结果】阳极生物膜接种MEC可以实现2 d的快速启动,库仑效率达到20%以上,7 d获得稳定产氢,氢气转化率达到30%,能量回收效率达到90%以上。通过SSCP群落分析发现,采用微生物燃料电池阳极生物膜构建的MEC主要电子传递功能相关的菌群包括Pseudomonas sp.、Flavobacterium sp.、Ochrobactrum sp.,而直接由产氢MEC阳极生物膜新启动的MEC功能菌群组成丰度更大,包括电子传递效能更高的Desulfovibrio、Pseudomonas和Shewanella成为主要优势电子传递菌群。通过稳定产氢运行,MEC阳极生物膜优势菌群中存在的较大比例的厌氧菌与电子传递辅助菌对体系的快速稳定运行十分重要。【结论】与MFC阳极生物膜相比,MEC生物膜作为启动菌源能够获得多样性更丰富的电极功能菌群,其库仑效率和产氢效率更具优势。
    11  一株异养脱硫反硝化菌株的筛选及其生物脱硫脱氮特性研究
    马晓丹 高灵芳 谭文博 远野 黄聪 赵友康 徐熙俊 盛涛 王爱杰
    2015, 42(5):853-857. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140884
    [摘要](1409) [HTML](116) [PDF 1.58 M](2353)
    摘要:
    【目的】从生物脱硫脱氮EGSB-DSR反应器的污泥中分离筛选出具有生物脱硫脱氮特性的细菌,并对其生物脱硫脱氮的性能进行研究。【方法】采用Hungate厌氧滚管技术筛选功能微生物,从稳定运行的生物脱硫脱氮EGSB-DSR反应器的污泥中分离筛选出一株高效的生物脱硫脱氮细菌A2。【结果】经过16S rRNA基因序列鉴定,菌株A2为固氮弧菌属(Azoarcus sp.)。其典型特征为能够以有机碳作为电子供体,将亚硝酸盐或者硝酸盐转化为氮气的同时还能将硫化物氧化为硫单质。因此具备了高效同步代谢有机碳、NO3–和S2–的特征。这是首次关于固氮弧菌属能够进行反硝化脱硫的相关报道。对菌株A2的生物脱硫脱氮能力的分析表明,在硫化物S2–浓度200 mg/L,NO3?浓度87.5 mg/L,乙酸根离子浓度200 mg/L的条件下,菌株A2在20 h内完成对碳、氮、硫的脱除。菌株对于碳、氮去除率均达到99%,对于硫的去除率达到95%。【结论】结果表明固氮弧菌属A2具有高效的生物脱硫脱氮功能,将有望成为强化生物脱硫脱氮工艺的潜在微生物资源。
    12  生物破乳剂产生菌混合培养及其发酵条件的优化
    刘畅 李旭 马放
    2015, 42(5):858-865. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140914
    [摘要](1308) [HTML](119) [PDF 636.69 K](1989)
    摘要:
    【目的】对菌株L1和XH1的混合发酵条件进行优化,为混合菌发酵生物破乳剂的实际生产和应用提供理论依据。【方法】利用响应面实验(RSM)的中心组合旋转设计方法(CCRD)针对混合菌的发酵条件进行优化,通过对模型乳状液进行破乳实验,以排油率作为发酵液破乳效能的评价标准。【结果】经模型的分析与验证,确定最佳发酵条件为:种子液比例(L1:XH1)为3:2,葡萄糖投加时间为第4天,投加葡萄糖后再培养21 h,液体石蜡含量3.6% (体积比)。【结论】与破乳菌XH1和L1单独培养相比,经混合培养后获得复合生物破乳剂具有投加量少、破乳接触时间短的优势。同时双株破乳菌复配培养有效地提高了培养基中主要营养物质的利用率,减少了对底物的浪费。
    13  农村生活污水处理厂中阿米巴原虫的定量检测
    崔丙健 孔晓 金德才 白志辉 张洪勋
    2015, 42(5):866-873. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140882
    [摘要](1346) [HTML](136) [PDF 693.58 K](1930)
    摘要:
    【目的】自由生活的棘阿米巴属(Acanthamoeba spp.)和哈曼属原虫(Hartmannella vermiformis)普遍存在于自然界的土壤和各种水体中,这两个属中的某些种类被认为对人和动物具有潜在的致病性,应用染料法实时荧光定量PCR技术建立特异性强、灵敏度高及重复性好的快速检测阿米巴虫的方法具有实际意义。【方法】采用非培养方法选择适合低拷贝基因检测的荧光染料BRYT Green? dye用于农村生活污水处理厂不同工艺阶段水样中Acanthamoeba spp.和H. Vermiformis 18S rRNA基因的检测和定量分析。【结果】在整个处理工艺流程中均检测到Acanthamoeba spp.和H. Vermiformis,并呈现出不同的变化趋势,进水中分别达到8.70×105拷贝/L和1.84×106拷贝/L。与进水相比,调节池、好氧池和膜池中阿米巴原虫的数量均降低了1?2个数量级,但是出水中Acanthamoeba spp. 则出现增加趋势。【结论】对阿米巴原虫可能造成的潜在健康危害应引起重视,并有必要作为污水处理达标的补充标准。
    14  基于响应面法对一株好氧反硝化菌脱氮效能优化
    杜丛 崔崇威 邓凤霞 李昂 马放
    2015, 42(5):874-882. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140955
    [摘要](1181) [HTML](143) [PDF 2.38 M](1588)
    摘要:
    【目的】水体富营养化是当今我国水环境面临的重大水域环境问题,氮素超标排放是主要的引发因素之一。好氧反硝化菌构建同步硝化反硝化工艺比传统脱氮工艺优势更大。获得高效的好氧反硝化菌株并通过生长因子优化使脱氮效率达到最高。【方法】经过序批式生物反应器(Sequencing batch reactor,SBR)的定向驯化,筛选获得高效好氧反硝化菌株,采用响应面法优化好氧反硝化过程影响总氮去除效率的关键因子(碳氮、溶解氧、pH、温度)。【结果】从运行稳定的SBR反应器中定向筛选高效好氧反硝化菌株Pseudomonas T13,采用响应面法对碳氮比、pH和溶解氧关键因子综合优化获得在18 h内最高硝酸盐去除率95%,总氮去除率90%。该菌株的高效反硝化效果的适宜温度范围为25?30 °C;最适pH为中性偏碱;适宜的COD/NO3?-N为4:1以上;最佳溶解氧浓度在2.5 mg/L。【结论】从长期稳定运行的SBR反应器中筛选获得一株高效好氧反硝化菌Pseudomonas T13,硝酸盐还原酶比例占脱氮酶基因的30%以上,通过运行条件优化获得硝氮去除率达到90%以上,对强化废水脱氮工艺具有良好应用价值。
    15  铅、锰对黄伞菌丝形态及细胞活性的影响
    张琳 刘林德 黄清荣 张莉
    2015, 42(5):883-889. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140717
    [摘要](1150) [HTML](108) [PDF 3.41 M](1760)
    摘要:
    【目的】确定铅(Pb2+)、锰(Mn2+)对黄伞菌丝形态、结构及其菌丝活力的影响,并比较黄伞对Pb2+、Mn2+的适应性和耐受性。【方法】采用平板培养和液体培养方法,结合菌落形态和菌丝的电镜观察,测定菌落直径、菌丝鲜重,并以原子吸收分光光度计测定Pb2+、Mn2+含量。同时测定液体培养条件下菌丝的鲜重和胞外多糖产量以验证菌丝活力。【结果】不同Pb2+、Mn2+浓度下黄伞菌丝体形态变化明显,Pb2+、Mn2+的浓度≥500 mg/L可显著抑制黄伞菌丝的生长;高浓度Pb2+、Mn2+下(Pb2+≥700 mg/L、Mn2+≥2 000 mg/L)黄伞菌丝体锁状联合大量减少,且大小不一、分布不均,菌丝褶皱变形。黄伞在菌丝平板生长过程中,当Pb2+、Mn2+分别为100 mg/L时,黄伞菌丝生长速度最快。黄伞在液体培养过程中,当Mn2+浓度为300 mg/L、Pb2+浓度为50 mg/L时,菌丝鲜重以及产生的胞外多糖含量最大。【结论】Pb2+、Mn2+对黄伞的菌丝生长、菌丝活力及结构形态有较大的影响;黄伞对锰离子的适应性和耐性明显高于对铅离子的适应性和耐性。
    16  环境微生物宏基因组学研究中的生物信息学方法
    魏子艳 金德才 邓晔
    2015, 42(5):890-901. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140992
    [摘要](2592) [HTML](407) [PDF 753.64 K](8806)
    摘要:
    高通量测序技术的发展促进了组学技术在环境微生物研究中的广泛应用,而宏基因组学是目前最为关键和成熟的组学方法。生物信息学在微生物宏基因组学研究中具有至关重要的作用。它贯穿于宏基因组学的数据收集和存储、数据处理和分析等各个阶段,既是宏基因组学推广的最大瓶颈,也是目前宏基因组学研究发展的关键所在。本文主要介绍和归纳了目前在高通量宏基因组测序中常用的生物信息学分析平台及其重要的信息分析工具。未来几年之内,测序成本的下降和测序深度的增加将进一步增大宏基因组学研究在数据存储、数据处理和数据挖掘层面的难度,因此相应生物信息学技术与方法的研究和发展也势在必行。近期内我们应该首先加强基础性分析和存储平台的建设以方便普通环境微生物研究者使用,同时针对目前生物信息分析的瓶颈步骤和关键任务重点突破,逐步发展。
    17  基于宏组学方法认识微生物群落及其功能
    马海霞 张丽丽 孙晓萌 张怀强 何明雄 陈冠军 王禄山
    2015, 42(5):902-912. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140965
    [摘要](2114) [HTML](183) [PDF 820.58 K](5191)
    摘要:
    进入后基因组学时代,测序技术飞速发展,测序成本明显下降,形成了涵盖宏基因组学、宏转录组学和宏蛋白质组学的宏组学技术,推动了对微生物群落的多样性、结构及潜在基因功能方面的深入研究。最近随着整合的宏组学技术的提出及应用,全面系统分析微生物群落动态变化及其代谢功能已成为可能,这将成为微生物生态学研究的新趋势。本文综述了宏组学在研究海洋湖泊、深海热泉、人体肠道、牛瘤胃生境、森林土壤与堆肥生境等环境中微生物群落的结构和功能方面的最新进展与成功应用案例。
    18  维生素B12在细菌与真核藻类相互作用中的功能研究进展
    周璇 李军英 伍刚 周丹 谢波
    2015, 42(5):913-919. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.141018
    [摘要](1381) [HTML](133) [PDF 554.81 K](2309)
    摘要:
    自然环境中细菌与藻类发生着直接或间接的相互作用,这些相互作用对双方的生理功能、群落组成、逆境抵御等方面具有重要影响。维生素B12 (VB12)是一种结构复杂、功能重要的维生素,是许多真核藻类所必需的生长因子。由于VB12在自然界中只能由产VB12的细菌合成,产VB12细菌对真核藻类的生理功能具有重要影响。本文将主要介绍近年来在细菌-真核藻类相互作用中VB12所参与的藻类生长调节、抗逆反应与基因表达调控等方面的研究进展,并讨论在细菌-真核藻类分子相互作用这一研究模式中应注重的发展方向。
    19  互营氧化产甲烷微生物种间电子传递研究进展
    张杰 陆雅海
    2015, 42(5):920-927. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.150077
    [摘要](2531) [HTML](119) [PDF 548.53 K](4156)
    摘要:
    甲烷是重要的温室气体,也是典型的可再生性生物质能源。目前约70%的大气甲烷排放来源于产甲烷微生物过程。在产甲烷环境中,产甲烷菌与互营细菌形成互营关系,从而克服有机质厌氧分解反应的热力学能垒,实现短链脂肪酸和醇类物质的互营氧化产甲烷过程。该过程中,种间电子传递是关键步骤。本文首先概述了甲烷的研究意义及微生物互营降解有机质产甲烷的过程,然后分别综述了种间H2转移、种间甲酸转移和种间直接电子传递这3种种间电子传递机制的起源、发展、研究现状和未来所需要解决的研究问题。
    20  微生物降解纤维素的新机制
    杨腾腾 周宏 王霞 张伟欣 陈冠军 刘巍峰
    2015, 42(5):928-935. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.150099
    [摘要](1531) [HTML](142) [PDF 779.61 K](3298)
    摘要:
    自然界中能够降解纤维素的微生物分布广泛,纤维素降解的方式也呈现很高的多样性。Cytophaga hutchinsonii属于拟杆菌门,具有很强的结晶纤维素降解能力,但是其降解机制既异于已经发现的游离纤维素酶降解体系,也不同于纤维小体的降解模式,推测其存在第3种细胞结合型纤维素降解模式。本文简要阐述以C. hutchinsonii为代表的一种新的纤维素降解策略。
    21  堆肥化处理对畜禽粪便中四环素类抗生素及抗性基因控制的研究进展
    田哲 张昱 杨敏
    2015, 42(5):936-943. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140961
    [摘要](1460) [HTML](149) [PDF 461.53 K](3068)
    摘要:
    随着四环素类抗生素在畜禽养殖中的广泛应用,畜禽粪便已成为四环素类抗生素和抗性基因的重要富集位点,其未经处理直接施用具有潜在的生态环境和人类健康风险。堆肥化处理可有效消减畜禽粪便中的四环素类抗生素,并且对抗性基因的扩散和传播具有一定的控制效果。本综述比较了不同的堆肥化工艺对粪肥中四环素类抗生素消减的效果,并重点讨论了其微生物降解机理,总结了堆肥化处理对粪肥中四环素抗性基因消减的研究进展,进一步讨论了堆肥化处理过程中抗性基因变化的微生态机理与控制策略,最后提出了采用热水解等预处理工艺去除抗生素压力和采用厌氧堆肥化工艺增强抗性基因控制的技术建议,以及从动态的角度采用高通量的检测技术来解析抗性基因消减机制的研究策略建议。
    22  石油烃污染及修复过程中的微生物分子生态学研究进展
    唐景春 吕宏虹 刘庆龙 朱文英
    2015, 42(5):944-955. DOI: 10.13344/j.microbiol.china.140966
    [摘要](1406) [HTML](131) [PDF 494.68 K](2099)
    摘要:
    针对环境中广泛存在的石油烃污染问题,从分子生态学的角度总结石油烃降解过程中的微生物生态学研究进展。着重介绍分子生态学的研究方法及与石油烃降解相关的降解基因和基因芯片的最新研究进展,同时对存在的问题和今后的研究方向进行总结。

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