青藏高原冻土链霉菌分离菌株多样性及其生理活性的研究

以青藏高原腹地北部地区5个钻孔中采集的冻土样品为材料, 采用高氏1号琼脂和甘油精氨酸琼脂两种培养基, 分离得到54株可培养放线菌.经形态学初步鉴定并结合16S rDNA序列分析, 将分离菌株归入链霉菌属. 抑菌实验和生理生化特性研究发现, 24%的链霉菌对供试病原菌有抑菌活性, H₂S、 有机酸、 H₂O₂酶、 脂酶Ⅰ(Tween-20)、 脂酶Ⅱ(Tween-40)、 脂酶Ⅲ(Tween-80)、 淀粉酶、 蛋白酶、 脲酶产生菌分别占分离菌株的56%、 28%、 93%、 22%、 67%、 41%、 43%、 61%、 57%. 结果显示, 青藏高原冻土蕴藏有丰富的放线菌资源, 其次级代谢产物的丰富性和多样性, 对开发研究放线菌资源具有重要价值.     

高效耐盐碱石油烃降解菌筛选及降解特性研究

为探究长庆油田污染土壤中微生物对石油的降解特性,在该油田多个油井附近采集了10处含油污染土壤进行石油烃降解菌的筛选、分离及降解实验。通过对筛选出的四株石油烃降解菌株5-5、5-X、9-2、10-3进行革兰氏染色、菌落形态观察、生化理化试验及16S rDNA测序,鉴定出这四株菌株分别为醋酸钙不动杆菌（Acinetobacter calcoaceticus）、不动杆菌（Acinetobacter sp.）、蒙氏假单胞菌（Pseudomonas monteilii）和乳酸不动杆菌（Acinetobacter lactucae）。14 d降解实验结果显示,这四种菌株对总石油烃的降解率分别为50.92%、51.27%、78.30%和44.39%;尤其菌株Pseudomonas sp.9-2表现出优异的降解性能,且对不同组分石油烃（正构烷烃、异构烷烃及芳烃）的降解率分别达到了94.65%、69.73%和59.07%,对长链正构烷烃也体现出了较好的降解性能。另外,抗逆性试验结果表明菌株Pseudomonas sp.9-2对pH和盐度的耐受范围分别为5.0~10.0、0.5%~6.0%,表明该菌株对盐碱环境具有较好的适应性,可用于盐碱石油污染土壤的微生物修复研究。     

湖北清江和尚洞风化岩壁放线菌分离及基于16S rRNA的种类分析

为探究湖北清江和尚洞岩壁放线菌物种组成及其与碳酸盐岩相互作用的关系,分别采集该洞穴无光区风化岩壁样品2份（W1和W2）和弱光区风化岩壁样品1份（W3）,采用经改良的5种已知放线菌分离培养基及1种自主设计的风化岩壁浸汁培养基两种策略优化设计分离培养基。采用稀释涂布法分离放线菌,并选择放线菌特异引物进行16S rRNA基因扩增和序列测定并构建系统发育树。结果表明,从3份风化岩壁样品中共纯化到放线菌72株,分属于放线菌纲（Actinobacteria）的4个属:链霉菌属（Streptomyces,69株）、红球菌属（Rhodococcus,1株）、冢村氏菌属（Tsukamurella,1株）和微杆菌属（Microbacterium,1株）,其中链霉菌属为优势菌属。无光区样品W1和W2分离到菌株较少,分别为9株和10株,而弱光区样品W3分离到菌株较多,为53株。研究结果为进一步研究放线菌与洞穴碳酸盐矿物相互作用的潜在关系奠定了基础。      

冻融循环对青藏高原腹地不同生态系统土壤细菌群落结构的影响

通过构建16S rRNA基因克隆文库,研究了冻融循环对青藏高原腹地北麓河的高寒沼泽草甸和高寒沙化草原两种不同生态系统土壤细菌群落结构的影响. 结果表明: α-、 β-、 γ- 和δ-变形菌门(α-、 β-、 γ- 和δ-Proteobacteria)、 酸杆菌门(Acidobacteria)、 放线菌门(Actinobacteria)、 拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)为两个生态系统土壤共有的细菌类群, 其中, 变形菌门、 酸杆菌门及浮霉菌门细菌为研究区域优势菌, 而厚壁菌门(Firmicutes)为高寒沼泽草甸土壤所特有, 疣微菌门(Verrucomicrobia)和绿弯菌门(Chloroflexi)细菌是高寒沙化草原土壤特有的细菌类群, 表明青藏高原腹地两种生态系统土壤具有丰富的细菌多样性. 冻融循环会降低区域土壤的细菌多样性, 随冻融循环, 高寒沼泽草甸和高寒沙化草原生态系统土壤放线菌门丰度均呈现下降趋势, 但大部分细菌随冻融循环的变化在两种生态类型中呈现不同的变化规律, 结果说明冻融循环对于不同生态系统土壤细菌群落结构的影响既存在相似性, 也存在着较大的差异.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川融水可培养细菌生理生化特性及其系统发育

对天山乌鲁木齐河源1号冰川末端融水细菌进行分离,检测了分离菌株的生理生化表型特征,通过16S rRNA基因序列分析确定分离菌株的系统进化地位.结果表明:天山乌鲁木齐河源1号冰川融水中分离的36株代表菌株分属于5个系统发育类群、8个属,其中,Bacteroidetes和γ-Proteobacteria为优势类群,分别占41.7%和38.9%;在属水平上,假单胞菌属(Pseudomonas)菌株占39%.依据菌株最适生长温度,36株分离菌株80%以上属于耐冷菌;产酶实验显示,大多数菌株同时产蛋白酶和脂肪酶,仅3株菌不产酶,6株菌同时产脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶.耐药性试验表明,36株分离菌株对各种抗生素有不同程度的耐药,其中,7株菌对测试的10种抗生素均具有耐药性.研究结果将有助于了解天山乌鲁木齐河源1号冰川微生物物种多样性、生理多样性,同时为评估气候变化、人类活动对冰川微生物生理特性潜在的影响提供依据.     

青藏高原土壤中一株低温原油降解菌的分离鉴定及其原油降解特性

从青藏高原班戈桥地区土壤中分离到一株能利用原油为碳源生长的细菌(BGQ-6). 通过16S rRNA基因序列比对及Biolog GEN Ⅲ鉴定板确定该菌株为Rhodococcus qingshengii. 将生长至对数期的菌株接入MM培养基, 10 ℃、150 rpm条件下培养15 d后, 通过GC法检测到该菌对原油的总降解率为74.14%, 且对直链烷烃、支链烷烃、环烷烃和芳香烃等60种烃类有较高的降解率. 通过特异性基因扩增检测到该菌株基因组中具有4个alkB和1个almA两种烷烃羟化酶基因.     

青藏高原草地土壤有机碳库及其全球意义

定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.     

高寒冻土地区草甸草地生态系统的能量-水分平衡分析

为了揭示青藏高原高寒地区土壤冻融过程对地表植被大气三者之间能量水分循环的影响, 在青藏高原风火山左冒孔流域(长江源)开展了不同植被盖度条件下冻土活动层水热状态的野外观测(在30%、 60%、 90%的草甸盖度下观测分层土壤水分及温度)和相关试验. 选取考虑了积雪、植被覆盖及枯枝落叶层对土壤冻融影响的水热盐分耦合模型SHAW为动力学约束模型, 进行参数率定及其模拟计算. 结果表明: 青藏高原地气间的能量交换主要受冻土、植被生长和地表土壤含水量的影响, 并且呈明显的季节性变化;未退化高寒草甸草地对青藏高原冻土具有明显的隔热保温作用, 可以降低冻土对气候变化的响应. 在土壤活动层冻结过程期间, 土壤水分具有向表层和深层两向分流汇聚的特征, 植被覆盖变化对水分运移通量有明显影响.     

西藏得不日错—拉果错湖链形态、水文与水化学特性

得不日错—拉果错湖链包括三个微小型上游淡水湖和一个92 km2的末端盐湖, 在青藏高原湖链中是一个微型湖链。研究发现, 该湖链是一个陆地、湖泊和河流空间分布清晰的小流域; 但湖泊的补水量与其隶属的次级集水盆地面积无正比关系, 地下水对湖链进行了跨越空间顺序的补给, 且明显与湖岸线发育度(SDI)有关。湖水潴留时间差异极大, 源头湖泊得不日错仅为4.39天, 而末端湖泊拉果错长达1 586.96天(4.35年)。在水质特征上, 湖链中三个上游湖泊相似性极显著, 而末端湖泊则与基布茶卡和扎布耶北湖极为相似, 表明藏北高原湖泊水化学的演化具有相同趋势。湖链中, 大多数湖泊水化学成分的含量, 随着湖泊在湖链中位置的降低而逐渐增加; 但K+在湖泊内是消耗过程, 在河道内却是一个增益过程; Ca2+的趋势是随着湖链水体下行浓度逐渐减少; 与1978年对比, 拉果错湖水盐度下降了23.98%, 与青藏高原湖泊湖水淡化趋势相吻合; 但 SO2– 4和CO2– 3表现出含量大幅上升的异常变化, 上升幅度分别为127.77%和288.95%, 原因有待探明。总之, 青藏高原湖泊的水源补给特征值得从事西藏湖泊水文研究者注意。     

双河洞放线菌多样性和抗菌活性的初步研究——以阴河洞和杉林洞为例

放线菌是微生物中重要的药用菌,其产生的抗生素是20世纪医学皇冠上最耀眼的明珠,但随着抗生素滥用,抗生素耐药现象日趋严重,因此从特殊生态环境中发现新放线菌物种和新抗生素克服耐药是科研人员正在尝试的途径之一,文章初步探究双河洞系统中阴河洞和杉林洞两个支洞的放线菌多样性,并对分离菌株的抗菌活性进行筛选。以纯培养方法获得放线菌,以16S rRNA基因序列比对,分析菌株类别,获得的菌株进行液体发酵,纸片琼脂扩散法测定其发酵产物对真菌和细菌的抗菌活性,同时用PCR技术进行NRPS、PKS I和PKS II抗生素生物合成基因的探测。从两个支洞样品中分离到的放线菌分布于7个科10个属,两个洞共66株放线菌中有32株的发酵产物在至少一个抗菌活性筛选中显示阳性,总阳性率为48.5%。抗生素生物合成基因的初步探测结果显示,31株菌存在至少一个生物合成基因,NRPS 28株,PKS I17株,PKS II 21株,其中12株同时具有3种生物合成基因。初步显示了双河洞系统蕴含丰富的放线菌资源,值得深入研究。      

天山乌鲁木齐河源1号冰川浅冰芯中红酵母菌多样性及种系的产酶特性分析

采用4种分离培养基分离可培养酵母菌, 通过分析ITS区序列确定菌株的分类地位。利用多点接触法筛选产酶菌株, 并对菌株的生理生化特征进行比较分析。结果显示： 从乌鲁木齐河源1号冰川（简称乌源1号冰川）浅冰芯中一共分离得到317株酵母菌, 通过ITS rRNA基因序列的NCBI比对和MSP-PCR指纹分型分析发现其中45株为原红酵母菌（Rhodotorula）, 分为5个种R.glutinis、 R.araucariae、 R.mucilaginosa、 R.kratochvilovae和R.diobovata。通过方差分析和聚类分析对45株红酵母进行产酶差异分析, 揭示红酵母菌的各个种群与胞外酶活性的关系。所有菌株至少产两种胞外酶, 其中产纤维素酶菌株占98%, 产果胶酶菌株占100%, 产淀粉酶和脲酶的菌株各47%, 产蛋白酶和脂肪酶的菌株分别占20%和9%, 而菌株YHB-9、 YHB-15、 YHB-39和YHB-45可以产5种酶, 所有菌株都不产几丁质酶。19株菌的最适生长温度在21 ℃左右, 26株菌的最适生长温度在24 ℃左右, 属于耐冷酵母菌。此外, 乌源1号冰川浅冰芯中分离出的红酵母的产酶性状没有表现出物种特异性, 即种间差异不显著, 但产低温酶性能良好, 在生物技术应用方面具有良好的开发潜力。     

青藏高原土壤碳排放研究进展

青藏高原土壤碳排放研究是评估国家区域碳排放量和预测气候变化所可能导致影响的关键. 首先对青藏高原土壤碳排放的关键性影响因子进行探讨, 并分析了土壤碳排放的时空分布格局变化. 目前青藏高原土壤碳排放研究主要是针对高寒草甸及高寒草地生态系统, 较少涉及高寒荒漠, 研究区域较为分散; 土壤碳排放受到气候环境因素、生物因素及人为因素等多重因素的影响, 其中温度、土壤湿度、土壤区系生物、人为因素及多年冻土退化是最关键的影响因素; 土壤碳排放具有明显的时空变异性, 空间变异性在生物群丛、景观、区域和生物群系四个尺度体现, 时间变异性在日、季、年上体现. 总体而言, 青藏高原土壤碳排放的研究较少, 尤其关于大尺度、长时间序列的研究以及土壤碳排放的机理等方面的研究十分缺乏, 有待于后续加强研究.     

低温条件下高效苯酚降解菌的筛选及降解特性

在18℃的低温条件下,从不同菌源中富集、驯化、筛选得到两株高效苯酚降解菌株A4和B14,在转速为150r·min-1、温度为18℃、pH为6～9的条件下,两株菌对苯酚起始浓度为300mg/L的苯酚降解率分别为90.43%和99.02%.在中性条件下,对苯酚起始浓度小于300mg/L的苯酚降解率均保持在98%以上.经形态特征观察及生理生化实验初步鉴定,结果显示,A4为微球菌属,B14为假单胞菌属.对菌株的降解特性研究表明两株菌最适生长的pH值为6～9,A4菌株比B14菌株具有更广泛的pH适应性;菌株对苯酚的降解率随着生物投加量的增加而升高,在投菌量大于5mL·100 mL-1时,苯酚降解率接近100%;两株菌在通气状况良好的条件下,对苯酚的降解率及其生长情况明显优于缺氧条件.通过对比实验,A4菌株对外界环境的适应性明显强于B14,而后者的生长速率明显高于前者.     

芽孢杆菌Cr23还原Cr6+的初步研究

硫酸盐还原菌(Sulfate reduction bacteria)是一类在土壤或水体重金属污染生物修复中能够发挥重要作用的微生物类群。本实验采用摇瓶培养和还原率的测定方法,研究了一株采自海岸潮间带土壤的SRB芽孢杆菌还原Cr6+的效率及培养条件对其还原Cr6+效率的影响。结果显示该菌株可在Cr6+浓度600 mg/L条件下正常生长,300 mg/L浓度下的生长最佳,Cr6+还原率高达75%。培养液中的碳源、氮源和pH对该菌株的Cr6+还原率有显著影响,其中以乙酸钠或柠檬酸钠为碳源,硝酸钠为氮源的还原效率最高;初步结果显示,菌株Cr23是一株环境适应性和Cr6+还原能力较强的SRB,具可应用于土壤或水体铬污染修复的潜力。     

微生物碳酸酐酶对石灰岩的溶蚀驱动作用研究

来源于西南几个不同类型岩溶地区土壤样品分离出来的微生物菌株中,有很多能够产生分泌胞外碳酸酐酶。以一株编号为GLCa102的菌株为代表,模拟岩溶自然环境条件,研究其胞外碳酸酐酶对灰岩的溶蚀驱动作用。结果表明微生物碳酸酐酶能使灰岩溶出的导电离子总量和[Ca2+ ]提高40%以上,从而对灰岩有显著的酶促溶蚀驱动作用。本研究表明微生物碳酸酐酶在生物岩溶中有重要的作用和地位,同时为深入研究生物对石灰岩的溶蚀作用提供了一定的科学依据。      

青藏高原湖泊沉积物色素与湖泊环境的响应

本文通过对青藏高原湖泊表层沉积物色素、有机碳含量和环境因子的测定和分析,初步探讨了青藏高原湖泊中色素的来源特征和该地区湖泊浮游植物群落组成结构等信息。结果表明,青藏高原湖泊沉积物TOC含量多在4%~6%之间,藻类植物是沉积物色素的重要来源。颤藻科和蓝藻科在青藏高原湖泊浮游植物中生长优势明显,颤藻科在数量上相对蓝藻科有明显优势。青藏高原湖泊溶解氧(DO)、电导率(SC)对湖泊中藻类生长状况影响明显,其中SC的升高对该地区湖泊中藻类生长有抑制作用。     

青藏高原不同载体中微生物类脂物GDGTs的研究进展及展望

甘油二烷基链甘油四醚是一类结构稳定、来源广泛、对气候环境响应敏感的微生物标志物,也是古气候与古环境重建的重要工具。相对于其他地区,青藏高原极端微生物对环境因子的响应机理复杂,不同载体中甘油二烷基链甘油四醚的分布特征不同,这给青藏高原古气候和古环境定量重建研究带来了不确定性,限制了甘油二烷基链甘油四醚在青藏高原研究中的充分应用。首先,总结了青藏高原不同载体中甘油二烷基链甘油四醚的分布特征、来源及影响因素;其次,概述了甘油二烷基链甘油四醚指标在青藏高原古气候环境重建中的应用,重点阐述了甘油二烷基链甘油四醚在青藏高原应用中的不确定性来源及其成因解释;最后,结合青藏高原多圈层相互作用对甘油二烷基链甘油四醚的影响机理,对青藏高原各载体中甘油二烷基链甘油四醚的研究进行了讨论和展望。     

基于多重分形理论的多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分析

为阐明青藏高原多年冻土区高寒草甸退化过程中土壤粒径分布(PSD)非均匀性和异质性的变化特征, 在青藏高原长江源区, 根据高寒草甸的退化梯度, 选取了未退化区域、 轻度退化区域、 中度退化区域、 重度退化区域和极重度退化区域, 测定了高寒草甸退化过程中土壤的粒径分布、 饱和导水率、 孔隙度与有机质含量. 运用多重分形理论, 并结合土壤颗粒分布与土壤理化特性等参数的相关性进行分析, 为高寒草甸退化对长江源高寒土壤性质变化的影响的定量研究提供一种精确的分析方法. 结果表明: 随着青藏高原多年冻土区高寒草甸退化程度的增加, 土壤颗粒呈粗粒化趋势, 多重分形参数中容量维数(D₀)随之增大, 表征PSD宽度随之增大; 信息维数(D₁)、 信息维数/容量维数(D₁/D₀)、 关联维数(D₂)、 奇异谱宽(Δα)可从不同角度反映的土壤PSD的非均匀性与局部异质性随着高寒草甸退化有先增大后减小的趋势, 中度退化区域的土壤PSD不均匀性最大. 研究发现, 研究区土壤多重分形参数与细砂含量、 土壤的孔隙度、 有机质含量具有较明显的相关性. 多重分形参数能准确描述高寒草甸退化过程中土壤粒径分布的细微差别, 可作为反映土壤性质的潜在指标.     

张士灌区地下水中菲污染物生物降解菌的筛选及降解特性的模拟研究

张士灌区细河流域地下水及土壤中有机污染严重,其中多环芳烃菲超标。从研究区污染土壤中取土著微生物,控制实验条件与研究区潜水环境一致,通过实验室选择性富集培养分离出20株以菲为唯一碳源和能源的细菌。经降解实验,在温度为10℃、pH值为7.5的环境条件下筛选出1株在9天内对菲(50mg/L)的降解率达到85%以上的菌株BC。该菌株在温度为5~30℃,pH为6.0~9.0条件下15天内对菲的降解率可达到96%以上。研究结果为张士污灌区及相似地区地下水和土壤环境中菲的原位生物降解法的应用提供了技术依据。     

Cr(Ⅵ)抗性菌株的筛选及其Cr(Ⅵ)去除特性研究

采用微生物分离纯化方法,从制革厂含铬污泥中筛选分离Cr (Ⅵ)抗性菌株,并研究菌株对Cr(Ⅵ)的去除能力.共分离得到对50 mg/L Cr(Ⅵ)去除率大于50%的菌株20株,16S rRNA基因测序结果表明这些细菌主要属于Acinetobacter、 Microbacterium、Leucobacter、Ochrobactrum和Brachymonas属.对其中7株细菌,考察了菌株生长期、pH值和Cr(Ⅵ)浓度对菌株去除Cr(Ⅵ)效果的影响,结果表明,细胞在有较高代谢活性的条件下具较高的Cr(Ⅵ)去除能力;pH值对菌株去除Cr(Ⅵ)的能力具有显著影响,在50 mg/L Cr(Ⅵ)、pH值为7～8的条件下,Microbacterium属16号和21号菌株在36 h时对Cr (Ⅵ)的去除率达80%～95%;高浓度的Cr(Ⅵ)抑制菌株对Cr(Ⅵ)的去除能力,其中21号菌株在110 mg/L的Cr(Ⅵ)浓度下去除效果最佳,Cr(Ⅵ)去除率达80%.