潜流带生物地球化学特征研究进展

潜流带(即地表水-地下水交互作用带)是位于地表水和地下水之间发生物质和能量交换的,具有物理、化学、生物梯度的饱和含水带。潜流带内发生着强烈的生物地球化学过程,在改善水环境质量和维持水生态系统稳定中发挥着重要作用。潜流带生物地球化学特征主要受河床沉积物结构特征、水文特征、环境特征、生物群落格局、物质输入等因素的影响,潜流带内C、N、P元素以及有毒金属元素(Fe、Mn、As、Hg等)会发生氧化-还原、吸附与解吸、沉淀与溶解、生物催化等生物地球化学过程。原位监测、数值模拟、原位培养和地球物理探测等技术是潜流带中生物地球化学过程研究中常用的研究手段。未来针对潜流带的研究可以从监测和数值模拟技术、河床沉积物变化特征以及微生物生态系统的结构和功能等方面进一步开展。     

噬菌弧菌N1对淡水和海水养殖水体细菌群落影响PCR-DGGE分析

【目的】研究噬菌弧菌Bacteriovorax sp. N1在一个投放周期内对淡水和海水养殖环境中细菌、弧菌总数及细菌群落结构的影响。【方法】自市售微生态制剂分离蛭弧菌N1并进行分子鉴定,测定其裂解效果,制备高浓度N1菌液分别投放至淡水红鲤鱼(red carp)和海水仿刺参(Apostichopus japonicus)养殖水体,采用细菌平板计数法及PCR-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析48 h内水体环境中细菌、弧菌总数及细菌群落结构变化。【结果】经鉴定蛭弧菌N1为噬菌弧菌,其对大肠杆菌(Escherichia coli)、溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)、黄海希瓦氏菌(Shewanella smarisflavi)、灿烂弧菌(Vibrio splendidus)、哈氏弧菌(Vibrio harveyi)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)均有裂解效果。将噬菌弧菌N1投放进淡水和海水养殖环境的12～24 h,其能显著降低两种环境中弧菌含量(P 0.05)。DGGE分析显示添加噬菌弧菌N1后淡水组优势菌群弧菌属(Vibrio,a1)和不可培养杆菌属(Uncultured bacterium, a5)在12 h以后含量有明显的减少,假单胞菌属(Pseudomonas, a3)和红杆菌科Shimia属(Shimia, a6)菌含量增加。海水组优势菌群不可培养杆菌属(c2)菌在12 h时变成非优势菌群,而白杆菌属(Albirhodobacter,c1)增加成为优势菌群。噬菌弧菌N1在水中含量在24 h时降至最低。【结论】噬菌弧菌N1对海水和淡水环境中的弧菌属和不可培养杆菌属菌群有明显的裂解作用导致其含量下降,但也使假单胞菌属(Pseudomonas),红杆菌科Shimia属和白杆菌属(Albirhodobacter)菌群含量增加,但生物效应不明。为维持噬菌弧菌N1对弧菌的控制,需要24 h左右重新补充投放。     

胶州湾沉积物中石油降解菌的降解能力及多样性研究

2013年青岛输油管道爆炸,大量石油污染了附近海岸。课题组采集了污染的沉积物样品,以原油为唯一碳源和能源,富集了四个石油降解菌群。生物多样性和群落分析表明,Luteibacter、Parvibaculum 和属于食烷菌科的一个属是降解菌群的主要优势菌,都属于变形菌门。从石油降解菌群中分离筛选,获得了9株具有不同16S rRNA基因序列的降解菌,分别属于8个属。重量法测定降解菌的石油降解率,其中5株的石油降解率大于30%。GC-MS分析结果表明,石油降解菌多倾向于降解烷烃,对多环芳烃的降解能力较差,其中5株细菌的烷烃降解率较大,仅1株菌D2对多环芳烃的降解率较大,其降解率在34.9%到77.5%。通过对高通量数据的分析,表明食烷菌属是菌群A和菌群E的主要降解菌群,其中筛选获得的菌株E4可能是菌群E的一株优势降解菌。本研究所筛选菌株证明了其石油降解潜力,为油污染海滩生物修复提供了菌株资源。     

产新琼四糖的海洋微泡菌属AG1热稳定性β-琼胶酶的过量表达与鉴定

从微泡菌属AG1（Microbulbifer sp. AG1）克隆得到1302 bp大小的琼胶酶基因,该基因编码产物为一个成熟蛋白（413个氨基酸残基）外加一个信号肽（20个残基）。将不含信号肽片段的琼胶酶在E. coli BL21 （DE3）中进行了异源表达和纯化。使用琼脂糖作为底物,该重组琼胶酶的最适反应温度和pH分别为60℃和7.5。该重组酶表现出优良的热稳定性,在50℃和60℃下处理1 h,重组琼胶酶仍能分别保持67%和19%的残余酶活力。除了SDS,重组琼胶酶对于其他测试的抑制剂、去垢剂和尿素变性剂有着较好的抗性。利用薄层色谱和以对硝基苯-α/β-D-吡喃半乳糖苷为底物的酶活力分析结果表明,该重组琼胶酶为β型琼胶酶,它水解琼脂糖的主要终产物为新琼四糖,而且不同聚合度的酶解产物具有抗氧化活性。     

不同水位垂直流人工湿地中植物及微生物特征

利用4个连续进水的垂直流人工湿地,比较分析水位对污染物去除效果的影响,研究湿地中植物对氮磷去除的贡献,阐析湿地中脱氮功能菌数量的演变规律。3个湿地栽种黄花鸢尾,水位分别控制在19、51和84cm,另一个湿地不栽种植物,水位为51cm。结果表明,水位对氮和有机物的去除有显著影响(p<0.05),栽种植物的湿地中,51cm水位时总氮去除率(67.4%～79.2%)最高,19cm水位时氨氮(85.3%～93.0%)和COD(81.8%～92.9%)去除效果最好。试验中黄花鸢尾均生长良好,植物吸收对总氮(Total nitrogen,简称TN)和总磷(Total phosphorus,简称TP)去除的贡献分别为19.2%～27.3%和14.7%～19.2%;植物地上部分发挥更重要作用,其TN和TP含量及对TN和TP的吸收量均高于地下部分。湿地表层基质中3种脱氮功能菌数量均随运行时间的增加而显著提高,亚硝化细菌和硝化细菌数量分别为10~4～10~6和10~5～10~7 MPN/g,随水位升高而减少;反硝化细菌数量为10~3～10~6 MPN/g,随水位升高而增加。     

用于海洋沉积物中厌氧氨氧化细菌分子生态学研究的引物比较

为比较厌氧氨氧化细菌16SrRNA基因的2对特异性引物(Amx368F/Amx820R、Brod541F/Amx820R)在其分子生态学研究方面的优点与不足,本研究采用高通量测序和qPCR技术对长江口及其邻近海域沉积物中厌氧氨氧化细菌细菌的群落组成、多样性和丰度进行比较分析,结果表明,引物Amx368F/Amx820R特异性较高,能够较为完整地反映沉积物中厌氧氨氧化细菌的多样性信息,且其覆盖的厌氧氨氧化细菌丰度与功能基因hzo丰度正相关(P<0.01);而引物Brod541F/Amx820R特异性较低,覆盖部分厌氧氨氧化细菌及其他多个门的细菌,其量化的厌氧氨氧化细菌与功能基因hzo丰度无明显相关关系(P>0.05)。因此,引物Amx368F/Amx820R能够更加真实地反映厌氧氨氧化细菌在海洋沉积物中的群落特征,在其分子生态学研究中更具优势。     

连作马铃薯根系分泌物鉴定及其对尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporum)的作用

为了揭示马铃薯连作化感物质与枯萎病之间的关系,通过水培和田间长期定位试验相结合方法,收集不同连作年限马铃薯根系分泌物,采用GC-TOF-MS进行分离鉴定.结果表明:在检测到的马铃薯根系分泌的48种物质中有机酸占30种.比较轮作、连作5年和连作10年马铃薯根系分泌物中有机酸的相对含量,发现苹果酸和棕榈酸的差异比较大.马铃...     

广西2020年2月一次大气污染过程分析

利用气象数据、环境空气质量监测数据及卫星遥感监测火点数据,对广西2020年2月的一次区域性大气污染过程成因进行分析.结果表明,气温上升、湿度增加、风速减小是本次污染过程的气象成因;污染期间CO与PM10和PM2.5同步上升,更多指向生物质燃烧源的贡献;卫星遥感监测火点及后向轨迹聚类分析显示,污染过程的发生受秸秆焚烧及林...     

低变质煤H2S异常和超限形成机理研究

为了研究彬长矿区雅店煤矿的H₂S异常和超限的形成机理,通过对矿井主采4号煤层地温条件、不饱和烃、硫酸盐分布、地下水pH值、硫酸盐还原菌(SRB)生存条件及采矿扰动等分析,认为研究区具有20～40℃适宜的地温条件和pH值为7.70～7.78的洛河组弱碱性水良好条件,为硫酸盐还原菌(SRB)苏醒和繁殖提供了生存条件,在硫酸盐还原菌(SRB)的还原作用下,使得煤层中的硫酸盐矿物被还原成为H₂S代谢排出(生),进入煤层孔裂隙等储存空间(储),受煤系地层顶底良好的封存作用使得H₂S得以保存,受采矿活动的影响,H₂S沿裂隙和地下涌水逸散至巷道回风流中(运—逸),造成H₂S局部异常和超限,构成了“生—储—保—运(移)—逸” H₂S形成机理和条件。     

粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)发酵培养基优化的研究

采用单因素试验和正交试验,对从山东东营海岸湿地盐碱滩地土壤中筛选出的一株海洋菌种———粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)的发酵培养基进行优化,并进行100 L发酵罐中试放大试验的研究。确定粘质沙雷氏菌的最佳培养基配方为葡萄糖10 g/L,硫酸铵5 g/L,麸皮50 g/L,柠檬酸三钠1.0 g/L,K2HPO4.3H2O 0.3 g/L,FeSO4.7H2O 0.05 g/L,MgSO4.7H2O 0.5 g/L,pH 7.2~7.7。发酵最适温度为30℃。通过测定粘质沙雷氏菌在发酵罐中培养的生长曲线,确定发酵时间以28~30 h为宜,发酵结束后发酵液中的活菌数约为50×108个/mL。将所筛选到的粘质沙雷氏菌应用于农作物的病害防治,效果非常显著,表明是一株高活性的生物防治拮抗菌。此研究结果为高效率、低成本和工业化生产具有生物防治作用的海洋菌种制剂提供了科学依据,也为海岸湿地盐碱土的可持续开发利用提供了技术支撑。