硝化微生物富集及其种群结构与基因表达分析

对采集的长江口潮滩沉积物进行了硝化微生物的富集培养,通过宏基因组技术分析了富集物中硝化微生物的种群结构.检测到4类硝化微生物(占测序总reads的34.7%),包括新近发现的全程氨氧化微生物(complete ammonia oxidizers, comammox)、严格的亚硝酸盐氧化菌Nitrospira、β-变形菌门氨氧化细菌及氨氧化古菌.其中,comammox占硝化微生物类群的48%.此外,基于宏转录组技术分析了4类硝化菌群的基因表达特征(依据Evolutionary genealogy of genes:Non-supervised Orthologous Groups数据库).研究探讨了潮滩沉积物富集物中硝化微生物的种群结构与基因表达特征,证明了长江口潮滩沉积环境中comammox的存在,并验证了其基因表达活性.研究结果加深了对河口地区硝化微生物的认识,对于未来硝化过程的分子生态学研究有重要启示意义.     

分子生物学技术及其在环境样品微生物分析中的应用

综述了荧光原位杂交(FISH)、多聚酶链式反应(PCR)、DNA克隆及DNA测序等分子生物学技术,并将这些分子生物学技术应用到淡水水体底泥厌氧氨氧化茵(anammox菌)和好氧氨氧化菌的原位检测中,从底泥样品中鉴别出这两种细菌,其中好氧氨氧化菌属于亚硝酸单胞菌属,厌氧氨氧化菌属于anammox菌的Brocadia分支,为进一步研究淡水环境中氮的微生物循环过程提供了一定的依据．     

好氧污泥氨氧化活性对雌激素降解效率的影响研究

采用驯化后的硝化菌富集培养物(NEC)及实际污水厂的硝化活性污泥(NAS)降解雌酮(E1)和17α-乙炔基雌二醇(EE2), 通过初始氨氮浓度的变化及氨氧化菌活性的抑制改变污泥氨氧化活性, 并考察氨氧化活性对雌激素降解活性的影响。结果表明, NEC中雌激素的降解活性主要来自氨氧化菌, 亚硝酸盐对雌激素的硝基化作用及异养菌的代谢作用均较弱, 氨氧化菌对雌激素的共代谢得到证实。在NAS中, 氨氧化菌抑制剂烯丙基硫脲并未完全抑制E1和EE2的降解活性, 表明雌激素降解由氨氧化菌与异养菌共同完成, 而氨氧化菌的共代谢降解显然更为高效。     

构筑湿地厌氧氨氧化脱氮研究

针对构筑湿地废水脱氮效率较低的问题,论文对构筑湿地传统硝化工艺作了改进以考察厌氧氨氧化自养脱氮的可行性.采用改进的非饱和与饱和层结合的垂直流湿地及水平流湿地组合工艺,与传统的垂直流湿地硝化与水平流湿地反硝化的脱氮工艺对比研究;并采用分子生物学荧光免疫原位杂交(Fluorescent in situ hybridization,FISH)技术对厌氧氨氧化细菌进行鉴定分析.实验结果表明,厌氧氨氧化反应途径在构筑湿地中具有实现的可行性,脱氮效率高于传统工艺.     

沉积物再悬浮对长江口潮滩上覆水体脱氮过程的影响

以长江口潮滩作为研究区域,采用15N同位素示踪技术,模拟研究了沉积物再悬浮过程对水体反硝化和厌氧氨氧化的影响.结果表明,沉积物再悬浮引起的上覆水体反硝化和厌氧氨氧化速率与水体浊度呈显著的正相关关系,这说明沉积物再悬浮能够促进水体脱氮过程的发生.在沉积物再悬浮条件下,采样点反硝化与厌氧氨氧化速率受不同站位理化因素的影响,存在明显的空间差异,且主要受沉积物总有机碳含量的控制.此外,随着沉积物再悬浮浊度的增加,水体中反硝化细菌nirS基因与厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因丰度均呈增加趋势.这说明沉积物再悬浮可增加水体脱氮功能菌群的丰度,进而增加脱氮速率.研究结果表明,评价河口潮滩沉积物再悬浮对氮转化过程的影响具有重要的科学意义.     

污水处理系统中氨氧化古菌种群的发现及其生存的影响因素

氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)的发现给研究氨氧化提供了新思路.介绍了氨氧化古菌的发现以及不同环境下氨氧化古菌的活性及其群落变化规律,主要分析了不同环境因子对氨氧化古菌群落结构和丰度的影响.研究表明氨氧化古菌对氨的亲和力比较强,对溶解氧的适应范围也比较大,并且在溶解氧较低和pH偏...     

嗜盐污泥处理高盐生活污水的短程硝化及其诱因辨析

本研究采集入海口河底泥发展嗜盐活性污泥处理高盐生活污水,在SBR工艺连续运行的120d里取得了稳定的短程硝化.为了确定嗜盐污泥短程硝化的成因,研究基于淡水污泥短程硝化理论系统地分析了pH、游离氨(FA)、温度、溶解氧(DO)和曝气时间等关键工艺参数对嗜盐硝化系统内短程硝化的贡献.试验结果表明,嗜盐硝化系统最适宜盐度范围为10—61g/L,最佳pH范围为7.5—9.尽管盐度、温度对氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)的活性有一定的影响,但在测试的温度和盐度范围内AOB的活性始终高于NOB的活性.荧光原位杂交(FISH)技术分析硝化种群结构表明AOB是系统优势生长的主要硝化菌群.嗜盐系统内短程硝化可能和接种的天然环境内的河底泥内NOB数量少而且代谢亚硝酸速率缓慢有关.     

联氨氧化酶初步纯化及醌类化合物对其活性影响

厌氧氨氧化菌是一种化能自养菌,它具有独特的生理生化特性及生物脱氮机理.对厌氧氨氧化菌进行实验室扩大培养,对其主要代谢酶联氨氧化酶性质进行研究,对联氨氧化酶进行初步纯化,并探究醌类化合物对联氨氧化酶活性的影响.最终得出联氨氧化酶活性最适温度为35℃,最适pH为7.5.酶纯化结果表明超滤相对分子质量在50～100 kDa....     

厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合研究

根据厌氧氨氧化菌、反硝化菌与甲烷菌的特征,采用气提式反应器,利用反硝化颗粒污泥进行厌氧氨氧化污泥培养,研究厌氧氨氧化、反硝化与甲烷化耦合作用,并考察其对高氨氮有机废水的处理效果.反应器经过106 d的试验运行表明,NH3-N、TN、NO3-N及COD的去除率分别可达45%、69%、94%及81%;试验过程中同时观察到了厌氧脱磷现象;反应器中接种的灰黑色絮状污泥在连续运行期间逐渐转变为深棕黄色颗粒污泥.经PCR检测表明厌氧氨氧化活性较高.     

处理含硫氮恶臭气体的工程菌的获取与效能

试验分离、纯化得到12株去除硫化氢和氨气的菌株.对其脱臭效能的试验可知,异养硫氧化菌的脱硫效率优于自养硫氧化菌,自养、异养硫氧化菌和亚硝化混合菌的脱臭效果要优于单一的硫氧化混合菌或单一的亚硝化混合菌.确定所有的分离出的自养、异养硫氧化菌和亚硝化混合菌作为脱臭工程菌.分析其高效的原因是专性自养亚硝化菌在特定的基质上与异养硫氧化菌混合培养,有助于自养的亚硝化菌对氨的作用,另外,多种菌之间的协同作用,减轻了中间产物的负反馈抑制,使底物的利用更彻底,系统运行更稳定.     

夏季珠江口冲淡水对氨氧化古菌的空间演替及分布规律的影响

氮在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用，通常能限制海洋生物的生产力.硝化反应是氮循环的核心环节，且氨氧化反应是硝化作用的限速步骤，再加上氨氧化古菌(Ammonia Oxidizing Archaea, AOA)是氨氧化反应的主力军，因此海洋氨氧化古菌成了研究热点.通过对夏季珠江口的不同深度水体进行研究，以氨氧化古菌的功能基因氨单加氧酶(amoA)作为分子标记，运用454高通量测序技术和定量PCR在DNA和cDNA水平上来分析氨氧化古菌的群落结构组成、多样性和基因丰度分布特征.结果表明，夏季珠江口的淡水来源站位(A2B)有着最高的氨氧化古菌群落多样性，但丰度最低；自由生活型的氨氧化古菌丰度是附着生活型的10～1 000倍，这可能是氨氧化古菌的主要生存策略；盐度是影响夏季珠江口氨氧化古菌群落结构组成的主要环境因子，而其amoA基因丰度与环境因子之间没有显著性差异；表层和底层AOA群落之间的差异较自由生活的与附着的群落之间更为明显.研究表明在cDNA水平上对功能微生物类群进行探究的必要性，有助于增进水体氨氧化古菌群落响应环境变迁的认识.     

废水生物脱氮技术研究进展

介绍了几种新型脱氮工艺,主要包括短程硝化反硝化、氧限制自养硝化反硝化(OLAND)、全程自养脱氮(CANON)、厌氧氨氧化、同步反硝化脱磷除硫等工艺。它们以亚硝化反应和厌氧氨氧化反应为主,使脱氮具有更加低能耗、高效率的特点。微生物种类的扩展,厌氧氨氧化和反硝化反应的竞争,羟氨转化为联氨是厌氧氨氧化菌活性出现的标志等是最新的研究内容,但新型脱氮工艺的影响因素与控制方略,特别是相关物质转换,微生物学机理有待进一步研究。     

反硝化-厌氧氨氧化掺杂培养的厌氧氨氧化菌影响因素研究

为了得到厌氧氨氧化菌最适宜的生长环境,利用培养成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥进行厌氧氨氧化菌的影响因素研究。探讨了温度、pH值、COD、进水基质(NH_4~+-N和NO_2~--N)对厌氧氨氧化菌活性的影响。研究结果表明:厌氧氨氧化菌最适温度为40℃;最适pH值范围为7.0~8.0;COD质量浓度低于100mg/L时,对厌氧氨氧化菌无明显抑制作用,COD质量浓度高于100mg/L时,反硝化菌生长占据优势,一定程度上抑制了厌氧氨氧化菌的活性;进水基质NH_4~+-N和NO_2~--N在质量浓度分别低于1 540mg/L和140mg/L时,厌氧氨氧化菌活性没有受到严重抑制。控制厌氧氨氧化工艺的最适生长条件,有利于厌氧氨氧化菌的快速生长,进而为厌氧氨氧化反应器的快速启动奠定基础。     

厌氧氨氧化与反硝化协同作用化学计量学分析

简述了厌氧氨氧化的研究进展，讨论了有机环境下同一反应器中厌氧氨氧化与反硝化的协同作用，推导了厌氧氨氧化的电子计量学方程式。以及有机环境下以葡萄糖为有机碳源时反硝化脱氮的电子计量方程式．电子计量学分析表明：由于反硝化将有机碳转变为CO2，可为厌氧氨氧化提供碳源，从而有利于厌氧氨氧化的进行；厌氧氨氧化产生的NO3^-可被反硝化茵利用．由于厌氧氨氧化和反硝化反应过程均产生H^＋，会引起pH值升高，这一结果与所报道的试验结果相吻合．     

上覆水不同C/N比条件下沉积物环境反硝化及氨氧化功能基因丰度变化特征

以太湖梅梁湾沉积物环境为研究对象,通过室内培养试验,研究上覆水不同C/N比条件对沉积物中反硝化(nirS、nirK)及氨氧化功能基因(古菌AOA-amoA、细菌AOB-amoA)丰度的影响,实验设计硝氮水平为2.0和5.0mg·L-1,C/N为0.5、2、4、6、10、14.结果表明,所有实验组样品在60天的培养周期中,反硝化功能基因丰度与本底值相比有所上升,但对C/N比变化响应不显著;氨氧化功能基因丰度对C/N比的变化有响应,当C/N比大于一定比值时,其丰度由初期的显著上升变化为显著下降.其中,氨氧化古菌(AOA-amoA)丰度对C/N比变化响应更显著.相关性分析表明,系统中硝酸盐氮浓度与氨氧化功能基因丰度呈显著相关(r2=0.551,P0.05),当氨氧化功能基因丰度较高时,来源于沉积物中氨氮的硝化产物使得系统中硝酸盐氮趋于累积.     

咖啡园土壤硝化作用研究

为探究云南咖啡园土壤硝化作用及其主要影响因素，采集云南省保山市隆阳区潞江坝和德宏州芒市2个主产区5个咖啡园土壤进行培养试验，并分析土壤性质和土壤氨氧化微生物特征对硝化作用的影响.结果表明，供试土壤培养期间(0～7 d)的净硝化速率为1.83～7.42 mg·kg-1·d-1，土壤pH是影响土壤净硝化速率的重要因子，两者呈极显著正相关关系(p<0.01).培养结束后，净硝化速率高的土样，pH值显著下降，表明硝化作用会加剧土壤酸化.在供试土壤中，氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)数量高于氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)，氨氧化古菌Group I.1 a-associated (Candidatus Nitrosotalea)相对丰度在所有土壤硝化细菌中最高，其相对丰度与净硝化速率没有直接关系，但与有效磷和速效钾含量呈极显著正相关(p<0.01).高p H值土壤净硝化速率较高，由此引起的p H值下降风险较大，应通过改善土壤缓冲性，达到构建氮素养分库和减少酸化的目的.     

地芽孢杆菌(Geobacillus)YHL的全基因组测序及序列分析

该文采用Illumina 高通量测序技术对地芽孢杆菌(Geobacillus sp. YHL)进行全基因组测序,使用Velet软件进行组装,利用Glimmer软件对菌株进行基因预测,得到的蛋白质通过与COG、KEGG等数据库进行比对来获得相应的注释信息.利用多种绘图工具对注释信息进行汇总及分析,获得了COG、KEGG等多种基础注释信息,对这些信息进行挖掘分析,研究结果发现:该菌株具有多种编码酶基因,包括糖苷水解酶、葡糖苷酶、木聚糖酶、淀粉酶、新普鲁兰酶、支链淀粉酶和脂肪酶,是一种嗜热的多酶编码菌,有一定的应用潜力.重点关注了在基因组中编码热应激蛋白基因,这些基因信息最终可以提供关于细菌的热适应机制的初步解释.     

紫外线和硫酸二乙酯诱变五株亚硝化单胞菌的硝化活力比较

亚硝化单胞菌的硝化活力比较王　艳1,2,李大平2,刘世贵1, (1.四川大学生命科学院,成都610064;2.中国科学院成都生物研究所,成都610041)亚硝化单胞菌属是自然界氮循环链中的重要细菌,它们能将氨态氮转化为亚硝酸盐氮,为亚硝酸盐氧化细菌提供作用底物,并从该氧化过程中获得了能量同化二氧化碳、合成细胞物质,属于硝化细菌科两个生理亚群之一———亚硝化细菌(又称氨氧化细菌).我们通过特殊生境分离和驯化等手段,获得能够耐受50℃高温并具有较高硝化活力的5株亚硝化单胞菌株.其菌株间的形态和大小不同,细胞呈椭圆形、短杆状或长杆状,单个生长,…     

FA和pH值对低C／N污水生物亚硝化的影响

采用活性污泥法SBR工艺研究低C／N含氮污水实现亚硝化要求的适宜pH值和游离氨（FA）浓度．结果表明：低C／N含氮污水可实现稳定的亚硝化，其亚硝化率最高可达90％；pH值为6．5～8．5适宜亚硝化细菌的生长；当游离氨刚升高时，亚硝化菌对游离氨的抑制反应迅速，而硝化菌对游离氨的抑制反应滞后，经过一段时间适应之后，亚硝化菌逐渐赢得了生长或／和活性上的竞争优势，而硝化菌处于劣势，导致亚硝化现象出现，即处于较高FA环境有利于亚硝化菌的优势竞争；试验得出亚硝化系统适宜的FA浓度为7-10mg／L；而长SRT系统长期运行污泥将会逐渐失去活性；亚硝化现象的出现与消失是各种环境因素的综合表现导致污泥本质结构发生变化的结果，杆状絮体可能是良好亚硝化现象的特征污泥相．     

氨氮脱除的生物技术研究进展

简述了国内外近几年氨氮脱除的生物技术研究进展情况。近年来出现了短程硝化反硝化、同时硝化反硝化和厌氧氨氧化等生物脱氮的新概念和新技术，为生物脱氮技术开拓了新的发展空间；同时特殊菌株的筛选和培育也是氨氮脱除生物技术发展的热点之一。最近的研究结果表明存在着单细胞细菌好氧代谢过程氨氧化耦合脱除氨氮的可能性与可行性。