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十溴联苯醚降解菌群的降解特性与组成分析

微生物学通报 2013年第3期40卷 425-433页

作者：陈桂兰陈杏娟郭俊孙国萍陆祖军麦碧娴许玫英广东省微生物研究所广东省菌种保藏与应用重点实验室广东广州510070 广西师范大学广西桂林541004 广东省微生物应用新技术公共实验室广东广州510070 广东省华南应用微生物重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地广东广州510070 中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640

【目的】针对水体沉积物中日益严重的多溴联苯醚污染问题,以电子垃圾污染河床沉积物为种源富集驯化获得的菌群Cf3,研究该菌群对十溴联苯醚的降解特性以及其菌群结构组成。【方法】通过GC-MS分析十溴联苯醚降解后低溴代产物组成,并测定... 详细信息

【目的】针对水体沉积物中日益严重的多溴联苯醚污染问题,以电子垃圾污染河床沉积物为种源富集驯化获得的菌群Cf3,研究该菌群对十溴联苯醚的降解特性以及其菌群结构组成。【方法】通过GC-MS分析十溴联苯醚降解后低溴代产物组成,并测定其降解率;通过DGGE技术分析了该BDE-209降解菌群的结构组成。【结果】菌群Cf3具有较强降解BDE-209的能力,经过120 d的培养,初始量为2.6μmol的BDE-209降解率达到80.03%,OD600从0.01增长到0.21,pH由初始的6.93增加到反应结束时的8.50。菌群Cf3经过单菌落分离,共获得10株可培养细菌,通过16S rRNA基因序列比对发现,其中6株与柠檬酸杆菌属(Citrobacter spp.)具有较高同源性,其余4株与产碱杆菌属(Alcaligenes spp.)较相似。进一步采用DGGE分析菌群Cf3的结构组成时发现,除了分离得到的2个菌属外,该菌群中还含有拟杆菌属(Wolinella spp.)、氨基酸球菌属(Acidaminococcus spp.),以及随着降解时间延长而消失的脱硫弧菌属(Desulfovibrio spp.)和醋杆菌属(Acetobacterium spp.)。【结论】获得了具有较强多溴联苯醚降解能力的菌群,并分析了其降解特性和群落组成,为进一步开展溴代阻燃剂等持久性有机污染物的生物修复提供宝贵的菌种资源和科学数据。

关键词：降解菌群十溴联苯醚生物降解群落组成

高效氯氰菊酯降解菌群的结构分析及其降解特性研究

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环境污染与防治 2015年第6期37卷 69-73,78页

作者：高亚楠朱杰李芳王爱霞张伟新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室新疆师范大学生命科学学院新疆乌鲁木齐830054 新疆维吾尔自治区分析测试研究院新疆乌鲁木齐830011

以连作10年以上的棉田土壤为材料,以高效氯氰菊酯为唯一碳源,驯化获得能稳定传代并持续降解高效氯氰菊酯的LZ1菌群,对菌群中可培养的细菌进行分离鉴定,最后对其降解高效氯氰菊酯的特性进行分析。结果表明,LZ1菌群中可分离、纯化优势菌... 详细信息

以连作10年以上的棉田土壤为材料,以高效氯氰菊酯为唯一碳源,驯化获得能稳定传代并持续降解高效氯氰菊酯的LZ1菌群,对菌群中可培养的细菌进行分离鉴定,最后对其降解高效氯氰菊酯的特性进行分析。结果表明,LZ1菌群中可分离、纯化优势菌株12株,经16SrRNA序列分析,其中10株与铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)相似性达99%,1株与无色杆菌(Achromobacter mucicolens)相似性达99%。高效氯氰菊酯最佳反应条件为高效氯氰菊酯初始质量浓度250mg/L、温度27℃、pH7.0、装样量200mL。在最佳反应条件下培养的LZ1菌群24h时对高效氯氰菊酯的降解率可达68.81%,132h时的降解率可达92.39%,且LZ1菌群对高效氯氰菊酯的4种异构体没有明显的降解特异性。

关键词：降解菌群 16S rRNA 高效氯氰菊酯气相色谱

新疆盐碱土壤中克百威降解菌群结构解析及降解菌株特性

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西北农业学报 2023年第10期32卷 1616-1626页

作者：阿孜古力·库尔班王洁马无为谢滔张伟新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室新疆特殊环境物种多样性应用与调控重点实验室新疆师范大学校级重点学科生物学学科新疆师范大学生命科学学院乌鲁木齐830054

为解决新疆盐碱土壤中氨基甲酸酯类农药残留问题,从长期连作棉田中富集培养得到降解克百威的菌群。分析该菌群结构组成信息,利用多种培养基从中分离碱性条件下降解克百威的相关菌株,并从中筛选出能够耐受和高效降解克百威的菌株后,初步... 详细信息

为解决新疆盐碱土壤中氨基甲酸酯类农药残留问题,从长期连作棉田中富集培养得到降解克百威的菌群。分析该菌群结构组成信息,利用多种培养基从中分离碱性条件下降解克百威的相关菌株,并从中筛选出能够耐受和高效降解克百威的菌株后,初步分类鉴定和测定这些菌株的降解能力。结果表明,克百威降解菌群在门分类水平上主要由Proteobacteria(88.24%)、Bacteroidetes(11.47%)组成;在属分类水平,丰度最大的依次为Pseudoxanthomonas(54.30%)、Hyphomicrobium(13.98%)、Hydrogenophaga(3.32%)、Aquamicrobium(3.13%)等,微生物网络构建结果也与此相同。从该降解菌群中共分离出细菌71株,其中菌株KJ71和KJ74能够耐受高浓度克百威,并在pH为8.0的基础无机盐培养基中,当接种量为1%,120r·min^(-1)摇床培养72 h时具有较高降解能力;经16S rRNA基因序列分析,KJ71为Rhodococcus、KJ74为Paenibacillus;进一步研究表明,菌株KJ71和KJ74在72 h内对50 mg·L^(-1)克百威的降解率分别达到63.88%、70.22%。其中KJ71菌株降解克百威的最适pH为9.0;在25℃~35℃,温度对该菌株降解克百威无显著影响。对KJ74菌株最适降解条件为pH 7.0,当温度30℃时降解率达到最高。添加少量有机氮源可促进菌株KJ71和KJ74对克百威的降解能力,添加少量有机碳源会抑制菌株对克百威的降解。

关键词：氨基甲酸酯类农药克百威降解菌群生物降解降解特性

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盐环境下降解菌群对芘的降解特性研究

环境污染与防治 2018年第7期40卷 755-759页

作者：李康范文玉郭光丁克强杨凤刘廷凤张雯娣沈阳化工大学环境与安全工程学院辽宁沈阳110142 南京工程学院环境工程学院江苏南京211167

以芘为多环芳烃(PAHs)的代表物,利用1.0%盐度的无机盐培养基从石油污染土壤中富集出高效嗜盐PAHs降解菌群。通过DNA测序鉴定,菌群中对芘起重要降解作用的是Rhodanobacter、Pseudomonas、Mycobacterium,3者碱基比例达到31.82%。14d内,萘... 详细信息

以芘为多环芳烃(PAHs)的代表物,利用1.0%盐度的无机盐培养基从石油污染土壤中富集出高效嗜盐PAHs降解菌群。通过DNA测序鉴定,菌群中对芘起重要降解作用的是Rhodanobacter、Pseudomonas、Mycobacterium,3者碱基比例达到31.82%。14d内,萘、菲、荧蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs的挥发损耗均可忽略不计。筛选得到的菌群降解芘的最佳条件为:酵母粉质量浓度为120mg/L,盐度不超过1.0%,无需额外添加甲基-β-环糊精。筛选出的降解菌群对芘的最佳降解条件可用于降解萘、菲、荧蒽和苯并[a]芘等其他PAHs,但随着PAHs环数增加,分子量增大,降解率降低。在最佳条件下降解14d时,萘、菲、荧蒽、芘、苯并[a]芘5种PAHs的降解率可分别达100.00%、85.48%、51.92%、56.28%、50.45%。

关键词：多环芳烃芘甲基-β-环糊精降解菌群盐环境

两种N源对石油烃降解菌群降解柴油能力的影响

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海洋环境科学 2009年第1期28卷 26-29页

作者：田胜艳王娟聂立红天津科技大学海洋科学与工程学院天津300457 西北农林科技大学理学院陕西西安712100

分别以酵母膏作为有机N源,(NH4)2SO4作为无机N源,在含N量相同(70 mmol/L)的条件下,按接种量2%,柴油1%,25℃,150 r/min摇床恒温培养,对海洋石油烃降解菌群进行了为期30 d的液体摇瓶降解实验,通过GC-MS测定和分析,对柴油中正烷烃的降解情... 详细信息

分别以酵母膏作为有机N源,(NH4)2SO4作为无机N源,在含N量相同(70 mmol/L)的条件下,按接种量2%,柴油1%,25℃,150 r/min摇床恒温培养,对海洋石油烃降解菌群进行了为期30 d的液体摇瓶降解实验,通过GC-MS测定和分析,对柴油中正烷烃的降解情况进行了对比研究。结果表明,对柴油含量为1%的培养液,应用这两种不同N源,降解菌群对正烷烃的最终降解效果相同,均能完全降解,但有机N源只需3 d时间就能完全降解正烷烃,比无机N源的降解时间短10倍多。因此,酵母膏对柴油的微生物降解具有极大的促进作用。

关键词：石油烃降解菌群氮源酵母膏正烷烃

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一个纤维素降解菌群的多样性分析

大连工业大学学报 2022年第4期41卷 235-241页

作者：赵晶晶杨明李宪臻杨帆大连工业大学生物工程学院辽宁大连116034

为探究纤维素降解过程中微生物群落的动态变化,分别以滤纸、纤维二糖和葡萄糖为碳源对一个稳定的纤维素降解菌群CDM进行培养,再利用16S rRNA基因扩增子测序分析技术对菌群CDM的组成和结构进行动态分析。菌群CDM的多样性与碳源的复杂度... 详细信息

为探究纤维素降解过程中微生物群落的动态变化,分别以滤纸、纤维二糖和葡萄糖为碳源对一个稳定的纤维素降解菌群CDM进行培养,再利用16S rRNA基因扩增子测序分析技术对菌群CDM的组成和结构进行动态分析。菌群CDM的多样性与碳源的复杂度成正相关,菌群结构随着碳源复杂度的变化而变化。推测变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是参与纤维素降解的主要门类;生孢噬纤维菌属(Sporocytophaga)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、产碱杆菌属(Advenella)和芽孢杆菌属(Bacillus)主要参与纤维素降解的前中期;科恩氏菌属(Cohnella)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)和草螺菌属(Herbaspirillum)是主要参与纤维素降解的后末期,两类菌属以此消彼长的动态变化协同降解纤维素。实验阐明了纤维素降解过程中微生物的协同降解机理。

关键词：纤维素降解菌群 16S rRNA 高通量测序

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DBP高效降解菌群的富集及降解特性研究

DBP高效降解菌群的富集及降解特性研究

作者：吕律河南大学

学位级别：硕士

邻苯二甲酸酯类(Phthalic Acid Esters,PAEs)化合物作为塑化剂被人们广泛应用到建筑装潢、化妆品、食物包装、医疗器皿等行业中,随着PAEs的大量使用,其逐渐迁移到水体、土壤、大气等环境中,并且它们在自然环境中的降解十分缓慢,PAEs已... 详细信息

邻苯二甲酸酯类(Phthalic Acid Esters,PAEs)化合物作为塑化剂被人们广泛应用到建筑装潢、化妆品、食物包装、医疗器皿等行业中,随着PAEs的大量使用,其逐渐迁移到水体、土壤、大气等环境中,并且它们在自然环境中的降解十分缓慢,PAEs已成为一类不可忽视的持久性有机污染物。目前处理PAEs污染的技术包括物理吸附法、化学氧化法、生物修复法等,吸附法和氧化法存在着催化剂昂贵问题以及吸附剂再生等其他后续问题,而生物降解以自身矿化程度高、经济成本小、无二次污染等优势得到了诸多关注。以往的研究多以筛选纯菌株降解PAEs污染为目标,而在利用细菌富集物方面研究较少,细菌富集物因更丰富的生物多样性具有对生长环境适应能力更强、降解效率高的优点。本文从开封市垃圾焚烧发电厂废水好氧处理工艺池采集活性污泥作为样品,选取邻苯二甲酸二丁酯(Di-n-butyl phthalate,简称DBP)为代表性污染物进行生物富集培养,主要取得了以下研究成果:(1)通过富集培养得到一个可将DBP作为唯一碳源和能源的高效降解菌群,并命名为LV-1,并利用引物成功扩增出该菌群的V4高变区基因片段。该菌群包含了33个科、48个属的细菌,优势菌种为Brucella sp.和Sinobacter sp.,其相对丰度分别为62.78%和14.83%。(2)菌群LV-1对DBP的最佳降解条件是:温度30℃、pH6.0。于最适条件下进行实验,48h内LV-1能将500mg/l的DBP降解93%左右,72h内可将1000mg/l的DBP降解95%以上,证实了LV-1是高效DBP降解菌群。(3)分别研究了不同浓度的六种重金属阳离子、三种阴离子、两类表面活性剂以及三种外源碳源加入培养基之后,对菌群LV-1降解DBP能力的影响。结果显示Pb,Cu,Mn,Cd,Zn和Cr浓度较高时,均会明显抑制DBP的降解,而Pb,Cu,Mn在浓度较低(50mg/l)时,在一定程度上能促进DBP的降解。阴离子方面,不同浓度的NO加入后均会抑制DBP的降解,而当NO和SO的浓度分别为10000mg/l之间和200mg/l时能够增强LV-1对DBP的降解能力,但浓度过高或过低时也会出现出对DBP降解的抑制效果。添加适量非离子型表面活性剂Tween-80后,LV-1能够利用其参与降解过程,并完全降解培养基中DBP,另一组非离子型表面活性剂曲拉通X-100在浓度较高时也对DBP降解有明显的促进效果,这表明非离子型表面活性剂能够有效提高LV-1对DBP的降解效率;而阴离子表面活性剂SDS的添加能抑制DBP的降解。三种微量外源碳源(葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉)的加入会一定程度上抑制LV-1菌群的生长,进而降低DBP的降解效率,三者中可溶性淀粉的抑制效果尤为显著。(4)根据LV-1对DBP降解产物的GC-MS分析,并结合该菌群的底物广谱性研究,推测其降解DBP的途径为:在菌群作用下DBP的两个侧链逐步水解,形成PA,之后开环并最终完全矿化为CO和HO。降解动力学表明,当LV-1降解较高浓度的DBP时需要更长的适应期,但其整体降解能力较为稳定,半衰期在13.649.2h之间浮动。底物广谱性研究表明LV-1除了利用DBP和PA作为碳源和能源之外还能利用侧链较短的DMP和DEP,在BPA、蒽、芴、荧蒽、菲和侧链较长的DEHP的利用效果上较弱,而萘基本不能被LV-1利用。

关键词：降解菌群细菌富集物邻苯二甲酸酯邻苯二甲酸二丁酯生物降解

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水稻秸秆高效降解菌群的筛选及效果研究

水稻秸秆高效降解菌群的筛选及效果研究

作者：彭田露南京农业大学

学位级别：硕士

我国秸秆资源产量丰富,但利用率不高,长期以来,大量的秸秆被弃置或焚烧,不仅造成资源浪费和环境污染,也给农田土壤生态系统带来严重破坏。秸秆的主要成分木质纤维素结构较为复杂,在自然条件下分解较难,在秸秆的利用过程中,一般需借助微... 详细信息

我国秸秆资源产量丰富,但利用率不高,长期以来,大量的秸秆被弃置或焚烧,不仅造成资源浪费和环境污染,也给农田土壤生态系统带来严重破坏。秸秆的主要成分木质纤维素结构较为复杂,在自然条件下分解较难,在秸秆的利用过程中,一般需借助微生物分泌降解酶类使其分解。研究发现,木质纤维素的高效降解并不是某种单一微生物分泌单一的酶类完成的,而是多种微生物同时分泌多种酶类的协同作用。因此,筛选和研究高效秸秆降解菌群是解决当前秸秆资源化利用问题的热点。本研究利用以水稻秸秆为主要碳源的培养基,在30℃、40℃、50℃下对源自两种不同原料堆肥样品中的菌群进行富集和驯化,并对传代效果较好的菌群进行研究,通过测序分析菌群传代前后微生物组分的差异及其与降解率、酶活等相关特性的关系。通过对菌群中细菌的分离和降解效果的研究,获得在菌群中对秸秆降解起主要作用的功能菌株,并对其进行相关特性研究。所获主要研究结果如下:1、在3℃、4℃、50℃三个温度条件下,以秸秆粉为主要碳源的产酶培养基对秸秆堆肥、稻壳堆肥两个样品中的菌群进行富集和驯化,发现在30℃和4℃下菌群传代后的降解效果有正向的变化趋势。依据菌群对秸秆的相对降解率,获得了两种样品在两个温度下（3℃和4℃）降解效果较好的4个菌群,分别为秸秆30-D5、秸秆40-D4、稻壳30-D4、稻壳40-D3。通过对菌群降解木质纤维素相关酶活的测定,发现菌群的滤纸酶活和纤维素内切酶活与菌群对水稻秸秆的相对降解率呈现大致相同的变化趋势,木聚糖酶活的变化不稳定。2、通过微生物多样性测序测定了各菌群的微生物群落结构,分析比较了不同温度及堆肥原料富集菌群中细菌丰度及组成的变化及差异。结果表明,温度和堆肥原料对微生物菌群的组成有一定的影响。同种堆肥样品的微生物群落在不同温度下的变化不同;有多个种属的微生物丰度在两个温度下的变化不一致,如假黄单胞菌属在30℃秸秆堆肥菌群中丰度增加较少,在4℃菌群中的丰度显著增加。同一温度下,不同属水平的菌株对秸秆相对降解率和相对滤纸酶活的影响不同,如30℃时Lacunisphaera属的微生物与菌群的滤纸酶活呈显著正相关,与菌群秸秆相对降解率呈极显著正相关。3、通过平板培养分离降解效果较好的菌群中的可培养微生物,共获得细菌126株。对分离出的细菌进行水稻秸秆降解效果的验证,在30℃、40℃两个温度下共获得12株对秸秆有明显降解效果的菌株,并对其生长特性、降解酶活进行了研究。12株细菌对秸秆的相对降解率均达到15%以上,最高的可高达40%。秸秆相对降解率较高的细菌其相关酶活也较高,但其达到的生物量和最大生长速率并不是最高,可能存在产酶与生长的权衡作用。菌株鉴定发现,降解能力较强的菌株来自假黄单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和变形杆菌属（Proteus）。综上所述,本研究以水稻秸秆降解菌群研究为着手点,从两个堆肥样品中筛选获得了 4个秸秆高效降解菌群,并通过分离培养从这些菌群中获得12株对秸秆有明显降解效果的菌株,为秸秆资源的高效利用提供了高效降解菌。

关键词：水稻秸秆降解菌群相对降解率相关酶活

环丙沙星（CIP）降解菌群驯化及降解特性初步研究

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环丙沙星（CIP）降解菌群驯化及降解特性初步研究

作者：喻娇暨南大学

学位级别：硕士

规模化畜禽养殖、污水灌溉和生物有机肥的施用导致农业土壤抗生素污染。积累在土壤中的抗生素会被农作物吸收累积,严重影响农产品质量安全。居民日常食用含抗生素的农产品,导致长期低剂量暴露,严重危害人体健康。面对我国区域土壤中抗... 详细信息

规模化畜禽养殖、污水灌溉和生物有机肥的施用导致农业土壤抗生素污染。积累在土壤中的抗生素会被农作物吸收累积,严重影响农产品质量安全。居民日常食用含抗生素的农产品,导致长期低剂量暴露,严重危害人体健康。面对我国区域土壤中抗生素污染与健康风险不断加剧的严峻形势,探索土壤中抗生素污染物的降解和安全转化,对于保障我国农产品质量安全和人体健康具有重要的现实意义。目前,对于抗生素去除方法主要包括物理、化学和生物方法。生物降解具有低耗、高效、不易产生二次污染等特点,可有效去除环境中有机污染物。本研究选取喹诺酮类抗生素环丙沙星(CIP)为研究对象,从畜禽粪肥中驯化CIP降解菌群,通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)和高通量分子技术测定驯化过程中CIP降解菌群群落结构的变化,并获得高效降解CIP的菌群HD-1;运用Biolog ECO板研究菌群HD-1对不同碳源利用情况,获得菌群HD-1降解CIP的最佳共代谢碳源,在此基础上研究了不同共代谢碳源对菌群HD-1降解环丙沙星的影响;最后通过水培实验研究了菌群HD-1对菜心吸收累积CIP的影响,主要研究结果如下:(1)通过阶段性驯化获得高效降解CIP的微生物菌群HD-1。采用DGGE分析驯化过程中微生物群落结构的变化,发现根瘤菌属(Rhizobium sp.)、苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)为优势菌群。通过高通量测序技术分析菌群HD-1群落组成,结果表明,在门水平上,降解菌群HD-1主要分属于厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门;在纲水平上,降解菌群细菌主要分属于鞘脂杆菌纲、芽孢杆菌纲、梭状芽孢杆菌纲、α-变形菌纲、β-变形菌纲以及γ-变形菌纲;在属水平上,菌群主要分属于无色杆菌属、芽孢杆菌属、乳球菌属、苍白杆菌属、肉杆菌属。(2)从菌群HD-1中纯化出一株具有降解CIP特性的单菌,记为JOB,根据菌株的形态学特征、生理生化特征和16S rDNA基因序列系统发育分析,鉴定为苍白杆菌***。CIP降解试验表明,混合菌群HD-1对CIP的降解能力显著高于单菌JOB(p菌群与单菌对CIP的降解能力。(3)根据微生物对Biolog ECO平板所有31种碳源的利用率差异,分析了不同浓度CIP对菌群HD-1利用不同碳源的影响,结果显示,低浓度CIP(≤5 mg·L-1)能够促进菌群HD-1对氨基酸类碳源的利用,对其他种类碳源利用率的影响不显著(p>0.05);高浓度CIP(>5 mg·L-1)则抑制其对所有31种碳源的利用。通过主成分分析,在CIP胁迫下菌群HD-1优先利用的碳源主要包括衣康酸、N-乙酰基-D-葡萄胺、甘氨酰-L-谷氨酸和D-纤维二糖。甘氨酰-L-谷氨酸、衣康酸和D-纤维二糖作为共代谢碳源,添加至CIP降解培养基中,能够有效促进菌群HD-1对CIP的降解,降解率分别为63%,56%和51%,同时能够增加菌群HD-1的生物量。(4)采用水培实验,将菌群HD-1接入CIP高累积品种菜心四九(SJ)和低累积品种菜心粗苔(CT)培养液中,结果表明,接种菌群HD-1能够提高植物抵抗CIP的植物毒性的性能,降低植物对CIP的吸收累积,其中接菌植株SJ体内CIP含量显著降低。

关键词：环丙沙星降解菌群共代谢高通量 DGGE