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BTEX降解嗜盐菌群的多样性及其降解特性

环境科学学报 2009年第4期29卷 709-715页

作者：毛心慰王慧赵百锁清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100084

从胜利油田采油井口的盐碱化油污土壤中富集分离出一个高效降解BTEX的嗜盐菌群,通过PCR-DGGE技术和16SrDNA序列分析,确定该菌群主要由海杆菌属(Marinobacter)、盐单胞菌属(Halomonas)、食碱菌属(Alcanivorax),梭菌属(Clostridium)的细... 详细信息

从胜利油田采油井口的盐碱化油污土壤中富集分离出一个高效降解BTEX的嗜盐菌群,通过PCR-DGGE技术和16SrDNA序列分析,确定该菌群主要由海杆菌属(Marinobacter)、盐单胞菌属(Halomonas)、食碱菌属(Alcanivorax),梭菌属(Clostridium)的细菌等组成.在5%盐度的海盐培养基中,该降解菌群可以在56h内将100mg·mL-1的苯完全降解,在112h内将20～400mg·mL-1的BTEX混合底物完全降解.进一步的研究结果表明,菌群的盐度适应范围为5%～20%,在pH=6.5～9.5的范围内均可以降解苯,最佳pH=7.5.降解菌群在20～45℃下均可高效降解苯,30℃为最佳降解温度.微量酵母粉(0.01%～0.02%)的添加可以显著提高菌群的降解速率1.3～1.7倍.

关键词： BTEX 嗜盐细菌群 PCR-DGGE 降解特性

嗜盐菌中甘氨酸甜菜碱的合成途径及其生物学功能

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微生物学报 2020年第6期60卷 1074-1089页

作者：张英杰廖子亚赵百锁中国农业科学院研究生院北京100081 重庆市辅仁中学校重庆400066

在嗜盐菌长期的盐适应或短期的盐胁迫过程中,甘氨酸甜菜碱(又名三甲基甘氨酸,N,N,N-trimethylglycine)发挥着极为重要的作用。甘氨酸甜菜碱在嗜盐菌中的生物合成有2种途径:胆碱氧化途径和甘氨酸甲基化途径。前者以胆碱为底物,由胆碱脱氢... 详细信息

在嗜盐菌长期的盐适应或短期的盐胁迫过程中,甘氨酸甜菜碱(又名三甲基甘氨酸,N,N,N-trimethylglycine)发挥着极为重要的作用。甘氨酸甜菜碱在嗜盐菌中的生物合成有2种途径:胆碱氧化途径和甘氨酸甲基化途径。前者以胆碱为底物,由胆碱脱氢酶(cholinedehydrogenase,BetA)和甜菜碱乙醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BetB)经2次氧化生成甜菜碱;后者以甘氨酸作为底物,由甘氨酸肌醇甲基转移酶(glycine sarcosine N-methyltransferase,GSMT)和肌氨酸二甲基甘氨酸甲基转移酶(sarcosine dimethylglycine N-methyltransferase,SDMT)经3次N-甲基化生成甜菜碱。目前在JGI-IMG和EZBioCloud数据库中公布了134株嗜盐菌标准菌株的全基因组序列。其中,约56.0%的嗜盐细菌和约39.6%的嗜盐古菌拥有胆碱氧化途径所需的2个基因;约9.7%的嗜盐细菌和约0.7%的嗜盐古菌携带甲基化途径所需的2个基因。其中,8株嗜盐细菌同时拥有胆碱氧化途径和甘氨酸甲基化途径所需的全部基因。甘氨酸甜菜碱生物合成基因在典型微生物菌株或经济作物中的表达可以提高其耐盐抗逆能力,这种独特的优势已经引起科学家们强烈的兴趣,相信未来,嗜盐菌中甘氨酸甜菜碱生物合成领域内的科学理论和技术应用会有重大的突破。

关键词：嗜盐菌甘氨酸甜菜碱胆碱氧化途径甘氨酸甲基化途径

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嗜盐微生物在环境修复中的研究进展

微生物学通报 2007年第6期34卷 1209-1212页

作者：赵百锁王慧毛心慰清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084

人类活动产生的污染物,使一些天然盐环境遭受不同程度的污染,或者使环境受到污染物与高盐的双重污染。在高盐条件下,非嗜盐微生物的代谢会受到抑制,其生物修复效率明显降低,甚至丧失修复能力。嗜盐微生物则能够在高盐环境中栖息繁殖,凸... 详细信息

人类活动产生的污染物,使一些天然盐环境遭受不同程度的污染,或者使环境受到污染物与高盐的双重污染。在高盐条件下,非嗜盐微生物的代谢会受到抑制,其生物修复效率明显降低,甚至丧失修复能力。嗜盐微生物则能够在高盐环境中栖息繁殖,凸显其修复被污染高盐环境的生物学效率和广阔的应用前景。就嗜盐微生物降解石油烃、芳香烃衍生物和有机磷等污染物的研究进展进行了综述和讨论。

关键词：高盐环境嗜盐微生物生物修复

嗜盐细菌中四氢嘧啶和羟基四氢嘧啶的生物合成及其生物学功能

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微生物学报 2021年第6期61卷 1428-1440页

作者：邢庆花张英杰廖子亚赵百锁中国农业科学院研究生院北京100081 重庆市辅仁中学校重庆400066

在嗜盐细菌盐适应中,四氢嘧啶(1,4,5,6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸)和羟基四氢嘧啶(1,4,5,6-四氢-2-甲基-5-羟基-4-嘧啶羧酸)发挥着十分重要的作用。四氢嘧啶的生物合成以L-天冬氨酸-β-半醛(ASA)为底物,依次由2,4-二氨基丁酸转氨酶(EctB),... 详细信息

在嗜盐细菌盐适应中,四氢嘧啶(1,4,5,6-四氢-2-甲基-4-嘧啶羧酸)和羟基四氢嘧啶(1,4,5,6-四氢-2-甲基-5-羟基-4-嘧啶羧酸)发挥着十分重要的作用。四氢嘧啶的生物合成以L-天冬氨酸-β-半醛(ASA)为底物,依次由2,4-二氨基丁酸转氨酶(EctB),2,4-二氨基丁酸乙酰基转移酶(EctA)和四氢嘧啶合成酶(EctC)催化反应,分别生成L-2,4-二氨基丁酸(DABA),N-乙酰-L-2,4-二氨基丁酸(ADABA)和四氢嘧啶。羟基四氢嘧啶则由四氢嘧啶羟化酶(EctD)将四氢嘧啶羟基化产生。通常,四氢嘧啶合成基因以ectABC基因簇的形式存在,而羟基四氢嘧啶合成基因ectD单独存在。四氢嘧啶生物合成基因在微生物菌株和转基因经济作物中的表达可以提高其耐盐碱旱等抗逆能力,羟基四氢嘧啶合成基因的表达可以增强宿主耐热和耐干燥的能力。四氢嘧啶类相容性溶质的生物学功能及其潜在应用已成为前沿性研究热点。

关键词：嗜盐细菌四氢嘧啶羟基四氢嘧啶

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中度嗜盐菌在生物技术中的应用

微生物学通报 2007年第2期34卷 359-362页

作者：赵百锁杨礼富宋蕾王慧清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 中国热带农业科学院橡胶研究所农业部热带作物栽培生理学重点开放实验室海南571737

生存于盐环境下的中度嗜盐菌在生物技术方面具有很多潜在的应用价值。其中,中度嗜盐菌在盐发酵食品加工业和食品添加剂中已经被广泛应用;由中度嗜盐菌分泌的胞外酶如淀粉酶、脂肪酶等能够在高盐环境下继续保持较高的活力;中度嗜盐菌细... 详细信息

生存于盐环境下的中度嗜盐菌在生物技术方面具有很多潜在的应用价值。其中,中度嗜盐菌在盐发酵食品加工业和食品添加剂中已经被广泛应用;由中度嗜盐菌分泌的胞外酶如淀粉酶、脂肪酶等能够在高盐环境下继续保持较高的活力;中度嗜盐菌细胞内积累的多种类相容性溶质也可以作为生物大分子稳定剂以及抗冻剂等;其它如其产生的生物表面活性剂、多聚糖类物质能够在石油回收和生物修复中进行应用等。

关键词：中度嗜盐菌高盐环境生物技术

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细菌钠离子输出系统的类型及其可能机制

微生物学报 2007年第6期47卷 1110-1114页

作者：杨礼富赵百锁杨苏声中国热带农业科学院橡胶研究所农业部热带作物栽培生理学重点开放实验室儋州571737 清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 中国农业大学生物学院微生物与免疫学系农业部农业微生物资源与应用重点实验室北京100094

在高盐条件下,绝大多数微生物通过拒盐策略适应其生存环境,其中,钠离子输出系统在维持细胞正常的盐浓度和pH稳态等生命活动过程中扮演十分重要的角色。细菌的钠离子输出系统包括初级钠泵和次级钠泵两种类型,前者所介导的钠离子输出与呼... 详细信息

在高盐条件下,绝大多数微生物通过拒盐策略适应其生存环境,其中,钠离子输出系统在维持细胞正常的盐浓度和pH稳态等生命活动过程中扮演十分重要的角色。细菌的钠离子输出系统包括初级钠泵和次级钠泵两种类型,前者所介导的钠离子输出与呼吸相偶联,后者又分为单亚基和多亚基两种类型。到目前为止,有关初级钠泵和次级钠泵转运钠离子的分子机制还停留在推测阶段。对细菌Na+输出系统的类型和Na+外排的可能机制进行综述,并对有待深入研究的问题进行探讨。

关键词：细菌钠离子输出初级钠泵次级钠泵

长期不同施肥黑土细菌和古菌群落结构及主效影响因子分析

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植物营养与肥料学报 2015年第6期21卷 1590-1598页

作者：秦杰姜昕周晶马鸣超关大伟周宝库赵百锁杜秉海李俊山东农业大学生命科学学院山东泰安271018 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 农业部微生物产品质量安全风险评估实验室北京100081 黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所哈尔滨150086

【目的】依据黑龙江省农科院34年的长期定位试验,探讨影响东北黑土细菌和古菌区系的主效环境因子。【方法】试验采集不施肥（CK）、施氮磷肥（NP）、施氮钾肥（NK）、施磷钾肥（PK）、施氮磷钾肥（NPK）5个施肥处理的耕层土样借助传统... 详细信息

【目的】依据黑龙江省农科院34年的长期定位试验,探讨影响东北黑土细菌和古菌区系的主效环境因子。【方法】试验采集不施肥（CK）、施氮磷肥（NP）、施氮钾肥（NK）、施磷钾肥（PK）、施氮磷钾肥（NPK）5个施肥处理的耕层土样借助传统化学分析方法和Illumina Miseq高通量测序技术解析土壤化学性状和细菌与古菌的群落结构特征,并对细菌和古菌群落结构与环境因子进行相关性分析。【结果】1）不同施肥处理土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异与CK相比,4种施肥处理均降低了古菌丰富度,NPK处理增加了土壤细菌的丰富度、多样性以及古菌的多样性;变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）是所有土样中的优势菌群,占细菌与古菌总量的38.2%-42.9%。施肥条件下,放线菌门（Actinobacteria）、浮霉菌门（Planctomycetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、蓝藻门（Cyanobacteria）的相对丰度降低芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度升高而其他菌门的相对丰度对不同施肥处理的响应不同。2）施用氮肥显著改变了土壤化学性状,长期施氮（尿素）处理的土壤全氮、速效氮和有机质含量显著高于不施氮处理而pH则显著降低。3）RDA分析结果显示,pH对土壤细菌和古菌群落结构的影响最大解释了66.5%的变化;其他环境因子则共解释了细菌与古菌群落33.5%的变化各因子的贡献率依次为pH〉速效钾〉有效磷〉有机质。Pearson相关性分析结果也表明,细菌和古菌群落与土壤化学指标间存在密切的相关关系。【结论】解析了长期不同施肥条件下土壤细菌和古菌的群落结构特征,确定了pH是影响土壤细菌和古菌区系的主效环境因子,氮磷钾均衡施肥不仅显著提高了作物产量和丰富了土壤养分含量,同时也增加了土壤细菌的丰富度、多样性以及古菌的多样性,有利于维持良好的土壤生态环境。研究结果对揭示东北黑土肥力演变机制、建立合理的施肥制度具有重要的理论价值。

关键词：长期施肥细菌和古菌群落土壤化学性质焦磷酸测序

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长期施氮对土壤肥力及土壤微生物的影响

中国土壤与肥料 2016年第6期 8-13页

作者：周晶姜昕马鸣超赵百锁李俊中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 农业部微生物产品质量安全风险评估实验室北京100081

氮肥是农业生态系统活性氮素的主要来源,长期施用氮肥对土壤pH值、有机质含量和氮含量等理化特征产生较大的影响,进而影响土壤微生物的生化反应过程及其生态功能。近年来氮肥对土壤微生物区系及功能菌群的研究已逐渐成为生态学上的一个... 详细信息

氮肥是农业生态系统活性氮素的主要来源,长期施用氮肥对土壤pH值、有机质含量和氮含量等理化特征产生较大的影响,进而影响土壤微生物的生化反应过程及其生态功能。近年来氮肥对土壤微生物区系及功能菌群的研究已逐渐成为生态学上的一个前沿性研究热点。本文论述了长期施氮对土壤特征的影响,以及其导致的微生物的丰度和菌群结构的变化;同时,土壤中氮循环(固氮、硝化、反硝化)、碳循环(甲烷氧化)相关的功能菌群的丰度和结构也受到影响,进而导致土壤生态系统失衡和障碍农业可持续发展。本文从土壤微生物的角度为我国建立合理施肥制度,实现减施氮肥、提高氮肥效率提供技术依据。

关键词：长期施氮微生物区系功能菌群土壤肥力

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好氧细菌对多环芳烃降解机制的研究进展

微生物学通报 2008年第3期35卷 414-420页

作者：赵百锁王慧李瑞瑞毛心慰清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084

多环芳烃(PAHs)是指两个或两个以上的苯环以线性排列、弯接或簇聚方式构成的一类碳氢化合物。这类化合物广泛分布于环境中,具有潜在的致畸性、致癌性和遗传毒性。在自然环境中,好氧细菌对PAHs的生物降解是一种很重要的方式,凸显其在清... 详细信息

多环芳烃(PAHs)是指两个或两个以上的苯环以线性排列、弯接或簇聚方式构成的一类碳氢化合物。这类化合物广泛分布于环境中,具有潜在的致畸性、致癌性和遗传毒性。在自然环境中,好氧细菌对PAHs的生物降解是一种很重要的方式,凸显其在清除环境PAHs污染物中具有广阔的应用前景。在过去二十多年中,科学家们已经从基因水平上对好氧细菌降解PAHs的机制进行了深入的研究,其中包括PAHs降解基因的多样性、与PAHs降解有关的基因以及细菌群体PAHs遗传适应机制等。在此,就好氧细菌对多环芳烃降解机制的研究进展进行了综述和讨论。

关键词：多环芳烃生物降解 PAHs降解基因