摘要：【目的】帕米尔高原是贫营养、高辐射、干燥的冷环境,可能蕴藏丰富的冷适应微生物资源。本研究基于分离培养技术,探究帕米尔高原不同海拔梯度及不同培养条件下的冷适应微生物多样性。【方法】针对采集自帕米尔高原1000-2000m、2000-3000m、3000-4000m和4000-5000 m四个海拔梯度的土壤样品,选用TSA和R2A两种培养基于4℃进行冷适应细菌的分离培养,NOM和F6两种培养基于4℃和15℃进行冷适应古菌的分离培养。根据16S rRNA基因序列同源性对分离菌株进行鉴定,分析不同海拔梯度和不同培养条件的物种多样性及之间的差异性。【结果】本研究从帕米尔高原共分离得到419株需氧原核微生物,16S rRNA基因测序鉴定结果表明,分离菌株隶属于2个域、5个门、8个纲、18个目、28个科、49个属及118个种,为115种冷适应细菌及3种古菌。冷适应细菌中,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为第一优势纲,放线菌纲(Actinobacteria)中物种多样性最为丰富。高海拔地区的冷适应细菌物种多样性存在差异,海拔1000-4000 m的优势菌群均为γ-变形菌纲,而4000-5000 m高海拔地区放线菌纲占比最高。古菌域微生物隶属于钠线菌属(Natrinema)和盐陆生菌属(Haloterrigena),且仅在1000–2000 m低海拔地区,培养温度为15℃时分离得到。4种培养基分离菌株中,γ-变形菌纲在TSA和R2A培养基分离的冷适应细菌中占优越地位,而NOM和F6培养基仅分离得到盐杆菌纲(Halobacteria)的古菌。此外,本研究获得23株潜在新物种,隶属于放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和广古菌门(Euryarchaeota)5个门。【结论】本研究从帕米尔高原分离获得了大量冷适应细菌以及古菌资源,揭示了帕米尔高原不同海拔的冷适应细菌及古菌分布多样性,以及不同培养条件下的分离效果,为冷适应细菌及古菌资源的开发与利用及其生态学功能研究提供了菌株材料和科学理论支持。

摘要：【目的】克隆表达嗜热古菌Sulfolobus tokodaii strain 7中的ST0929基因,并测定其酶活性。【方法】根据ST0929基因设计引物进行PCR扩增,将这段基因克隆到p ET-15b质粒上,重组质粒导入大肠杆菌BL21细胞中表达。亲和层析纯化酶蛋白,并测定其酶活性。【结果】SDS-PAGE分析表明其分子量大约为83 k D。酶学性质研究表明该酶的最适温度为75°C,最适p H为5.0,具有很强的热稳定性和p H稳定性。该酶还能对多种金属离子和有机溶剂具有一定的耐受性。底物特异性研究发现该酶能够利用麦芽糊精作底物,而不能利用壳寡糖、麦芽糖等。【结论】通过以上酶学性质的研究,说明这种来源于超嗜热古菌的麦芽寡糖基海藻糖合酶在工业生产海藻糖领域具有一定的应用前景。

摘要：为探讨生长季增雨对荒漠土壤中古菌群落结构的影响,根据内蒙古磴口多年平均降水量,设计了模拟增雨试验,包括对照、2个增雨时段(生长季前期与后期)、每个时段2个增雨梯度(50%与100%)共计5种处理。增雨后提取荒漠土壤总DNA,对古菌群落编码16S rRNA基因的V4区进行Hiseq测序,分析古菌群落丰度、多样性及结构组成等。结果表明:该地区荒漠土壤中古菌群落均以奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)为优势菌群。NMDS和3种非相似性分析(MRPP、ANOSIM和Adonis)表明,生长季前期增雨未显著改变古菌的群落结构,生长季后期增雨显著改变了古菌的群落结构,当生长季后期增雨量达到100%时,古菌丰富度和多样性显著降低。与氨氧化过程密切相关的奇古菌门(Thaumarchaeota)相对丰度在生长季后期100%增雨条件下显著增加,将促进荒漠土壤的硝化过程。Mantel检验发现荒漠土壤古菌群落结构受土壤湿度、土壤温度、土壤硝态氮含量的影响。未来全球变化背景下降水格局变化将会对荒漠土壤古菌群落结构产生影响,并可能影响氮循环过程。

摘要：为获得猪粪与稻草联合厌氧干发酵较佳原料配比,采用批次试验在进料有机负荷(organic loading rate,OLR)为90 g/(L·d)和中温((37±1)℃)的条件下研究猪粪与稻草挥发性固体(volatile solid,VS)质量比(1∶0、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1)对干发酵厌氧消化性能的影响。结果表明,猪粪与稻草不同配比累积VS甲烷产率分别为188.8、204.0、213.4、198.1、168.5、169.6和124.7 mL/g,猪粪与稻草配比为2∶1时累积VS甲烷产率最高,与猪粪单独发酵处理相比甲烷产率提高13.0%。协同效应分析表明,猪粪与稻草不同配比联合厌氧干发酵均存在协同作用,当配比为2∶1时协同效应最大,增率达到27.5%。古菌群落分析表明,发酵前后各配比古菌Shannon指数下降幅度与累积甲烷产率变化规律一致,当配比为2∶1时Shannon指数下降幅度最大,达到29.1%;Methanosphaerula为试验中优势菌属,其相对丰度与累积甲烷产率呈正相关。在中温厌氧干发酵工程应用中,建议猪粪与稻草VS配比为2∶1,设计水力停留时间为36 d。

摘要：污泥厌氧消化处理技术因其具有无害化、资源化和稳定化的特征备受关注。污泥厌氧消化涉及水解发酵、产氢产乙酸和产甲烷多种微生物,并发挥不同的功能。本文介绍了污泥厌氧消化体系中常见的细菌(门水平)和古菌(属水平)群落,如拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、螺旋体门(Spirochaetes)(细菌)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、鬃毛甲烷菌属(Methanosaeta)(古菌)等。同时也综述了影响厌氧体系中的微生物群落结构的因素,如pH、营养物质、温度、氨氮(NH4+-N)及有毒有害物质等。最后展望了稳定同位素标记、宏基因组学和蛋白质组学等分子生物技术在探查微生物功能方面的应用前景,为进一步分析厌氧体系中未识别的功能微生物提供技术支撑。

摘要：多溴联苯醚(PBDEs)是世界范围内广泛使用的一类溴代阻燃剂,在环境中被频繁检出。因其具有生物积累性、生物毒性和持久性等特点,如今PBDEs已成为全球分布的有机化学毒素。探究PBDEs的降解极为重要,文中从PBDEs微生物降解的角度出发,分别阐释了好氧条件和厌氧条件下细菌降解PBDEs的代谢途径研究进展,并结合原位降解研究推断古菌的降解潜能,比较分析了多种降解途径的特性和综合因素,同时对PBDEs降解微生物未来的研究趋势和PBDEs降解体系设计应用进行了展望。

摘要：自然水体中微生物种类丰富,采集了上海周边的湖水、河水、海(岸)水、井水四类水体各两处样品,设计了含0.1μm终端截留孔径的半自动分级过滤装置分离富集不同粒径的水体微生物,使用原核微生物通用引物对16S rRNA基因V3+V4区扩增,高通量测序获得序列,对四类水体中的微生物群落进行比较分析,关注了能穿透0.22μm常规除菌过滤孔径的超微小微生物。结果显示水体环境主导了微生物的群落差异,河水与湖水中的群落总体接近,不同于海(岸)水和井水;海(岸)水和井水的微生物群落差异较大。0.1μm上截留的优势超微小微生物在河水与湖水样品中均为Proteobacteria门SAR11 clade目的CladeⅢ和Actinobacteria门Sporichthyaceae科HgcI clade,海(岸)水中为Proteobacteria门SAR11 clade目的Clade Ia和Nanoarchaeota门Woesearchaeia古菌,井水中为Nanoarchaeota门Woesearchaeia属古菌以及未定域或未分类的微生物。其中未定域的微生物16S rRNA基因在系统发育树上单独成簇,可能是古菌的一个新类型。本研究所使用的分级过滤装置显示了在发掘超微小微生物上的潜力。