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氯代乙烯的厌氧微生物还原脱氯特性

环境科学 2024年第2期45卷 1080-1089页

作者：李伟刘贵平刘峻吕良华乔文静余欣张晓旸蒋建东南京农业大学生命科学学院农业农村部农业环境微生物重点实验室南京210095 江苏省环境科学研究院江苏省环境工程重点实验室南京210036

四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)是地下水中典型的卤代有机化合物,严重威胁生态环境与人体健康.为获得氯代乙烯高效厌氧降解菌剂并探究其在污染地下水中的应用潜能,利用某工业污染场地的地下水,通过投喂PCE或TCE进行长期富集培养,获得了可... 详细信息

四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)是地下水中典型的卤代有机化合物,严重威胁生态环境与人体健康.为获得氯代乙烯高效厌氧降解菌剂并探究其在污染地下水中的应用潜能,利用某工业污染场地的地下水,通过投喂PCE或TCE进行长期富集培养,获得了可将PCE和TCE完全脱氯成无毒乙烯的厌氧菌剂W-1.菌剂W-1的PCE和TCE脱氯速率分别是(120.1±4.9)μmol·(L·d)^(-1)和(172.4±21.8)μmol·(L·d)^(-1).16S rRNA基因扩增子测序和qPCR结果表明,98.3μmol PCE还原脱氯至顺-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)时,Dehalobacter丰度从1.9%增长至57.1%,基因拷贝数每释放1μmol Cl-增加1.7×10^(7)copies;cis-1,2-DCE完全还原脱氯至乙烯时,Dehalococcoides丰度从1.1%增长至53.8%;PCE完全还原脱氯至乙烯过程中Dehalococcoides基因拷贝数每释放1μmol Cl^(-)增加1.7×10^(8)copies.以上结果说明Dehalobacter与Dehalococcoides协同互作实现PCE完全降解解毒.当菌群W-1以TCE为电子受体时,222.8μmol TCE完全还原脱氯至乙烯时候,Dehalococcoides丰度从(29.1±2.4)%增长至(77.7±0.2)%,基因拷贝数每释放1μmol Cl-增加(1.9±0.4)×10^(8)copies.结合PCR和Sanger测序,获得了菌剂W-1中主要脱卤菌Dehalococcoides LWT1较完整的16S rRNA基因序列,其与*** strain 19516S rRNA基因序列相似度达100%.将菌群W-1添加至受TCE(418.7μmol·L^(-1))污染的地下水中,28 d内实现了(69.2±9.8)%的TCE被完全脱毒至乙烯,TCE脱氯速率为(10.3±1.5)μmol·(L·d)^(-1).研究成果可为PCE或TCE污染地下水开展厌氧微生物修复提供菌剂资源和理论指导.

关键词：四氯乙烯(PCE) 三氯乙烯(TCE) 厌氧微生物还原脱氯有机卤呼吸细菌脱卤拟球菌(Dehalococcoides)

内蒙古和海南干旱地区芽孢杆菌和伯克霍德尔菌的耐旱性

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微生物学通报 2024年第10期 4118-4131页

作者：季翠骆晶晶刁琦王依嘉姜雪婷王一腾钱怡雯盛下放何琳燕南京农业大学生命科学学院农业农村部农业环境微生物重点实验室

【背景】世界旱灾的频发对农作物的产量和品质都造成了严重的影响，亟需一种经济节约的方法来缓解。植物根际促生细菌有望直接用于农作物提高耐旱性。【目的】干旱环境中的微生物物种组成和分布格局具有独特性。研究从干旱土壤中筛选出... 详细信息

【背景】世界旱灾的频发对农作物的产量和品质都造成了严重的影响，亟需一种经济节约的方法来缓解。植物根际促生细菌有望直接用于农作物提高耐旱性。【目的】干旱环境中的微生物物种组成和分布格局具有独特性。研究从干旱土壤中筛选出的细菌遗传多样性和功能多样性十分必要。【方法】利用聚乙二醇6000（polyethylene glycol 6000, PEG-6000）模拟干旱胁迫，对内蒙古和海南干旱地区采集分离获得的30份芽孢杆菌（Bacillus spp.）和伯克霍德尔菌（Burkholderia spp.）进行耐旱性分析及生物学特性分析。【结果】通过聚类分析把30株供试菌株的耐旱能力分为三类群，并且不同胁迫条件下供试菌株表现为3种生长模式：在第一类生长模式中，渗透势-0.2 mPa与0 mPa的OD600值无显著差异；第二类生长模式中，随着渗透势的增加，菌株的OD600值也随之下降。这类菌占总体供试菌株的43.33%；第三类生长模式中，菌株在-0.6 mPa和-1.2 mPa渗透势下，OD600值无显著差异。对30株供试菌株进行生物学特性分析，发现每株菌都有产吲哚乙酸（indole acetic acid,IAA）、铁载体、脲酶、精氨酸脱羧酶和生物膜这5种特性中的1-4种特性，即供试菌株都具有潜在的植物促生功能。【结论】基于耐旱性分析和生物学特性分析，最终筛选到2株优质耐旱芽孢杆菌NC51、NO89，均为第三类生长模式。为今后提高作物耐旱性和研发微生物菌剂提供菌种资源。

关键词：芽孢杆菌伯克霍德尔菌干旱胁迫耐旱性

耐旱菌研究热点变迁及其提高植物耐旱性的机制

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微生物学通报 2024年

作者：王一腾钱怡雯刁琦骆晶晶季翠王依嘉姜雪婷何琳燕南京农业大学生命科学学院农业农村部农业环境微生物重点实验室

干旱是严重的非生物胁迫，也是农业减产的重要原因之一。一些对植物生长有促进作用的环境友好型微生物手段亟待发现并应用。因此，本文分析2003-2023年间中国知网和Web of Science中与耐旱菌有关的1 986篇文献，总结该领域近20年的研究... 详细信息

干旱是严重的非生物胁迫，也是农业减产的重要原因之一。一些对植物生长有促进作用的环境友好型微生物手段亟待发现并应用。因此，本文分析2003-2023年间中国知网和Web of Science中与耐旱菌有关的1 986篇文献，总结该领域近20年的研究热点和研究进展，探讨耐旱菌的生物多样性及其协助植物抵御干旱胁迫的机制，旨在为分离筛选耐旱菌和创制有效耐旱的菌植组合提供指导意见，为应对全球干旱对农业和食品生产带来的挑战提供新的解决方案。

关键词：干旱耐旱菌研究热点植物

DL-丙氨酸不对称降解菌Penicillium levitum Slu-B的筛选及D-丙氨酸制备条件的优化

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南京农业大学学报 2024年

作者：黄文英吴冬杰顾向阳南京农业大学农业农村部农业环境微生物工程重点实验室/生命科学学院

[目的]对一株新分离的青霉属菌株Slu-B进行菌种鉴定，研究其不对称降解DL-丙氨酸的特性及制备D-丙氨酸的可行性。[方法]从环境样中分离筛选高效不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株，通过显微形态观察及rDNA ITS基因序列同源性比对将分离菌... 详细信息

[目的]对一株新分离的青霉属菌株Slu-B进行菌种鉴定，研究其不对称降解DL-丙氨酸的特性及制备D-丙氨酸的可行性。[方法]从环境样中分离筛选高效不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株，通过显微形态观察及rDNA ITS基因序列同源性比对将分离菌株鉴定至相应的种；以DL-丙氨酸为唯一碳氮源，通过摇瓶试验研究培养温度、培养基pH、酵母粉添加量、摇床转速、装液量、接种量等对该菌株不对称降解活性的影响；探究分批补料发酵制备D-丙氨酸的可行性。[结果]分离到一株ADI值为1的不对称降解DL-丙氨酸的真菌菌株Slu-B，依据其显微形态特征及其ITS序列同源性将该菌株鉴定为Penicillium levitum（平滑青霉）。摇瓶试验得出菌株Slu-B不对称降解的DL-丙氨酸的最适发酵条件为：培养温度25～35 ℃、培养基pH 4～6、摇床转速140～200 r·min-1，装液量50～100 mL/500 mL，接种量2.32%（m/V），在此条件下进行分批补料发酵，当L-丙氨酸被完全降解时发酵液中积累的D-丙氨酸质量浓度达9.68 g/L，D-丙氨酸的理论回收率达96.75%。[结论]分离菌株Penicillium levitum Slu-B具有完全不对称降解DL-丙氨酸的特性，在分批补料发酵中D-丙氨酸的理论回收率高达96.75%，为生物法制备D-丙氨酸积累了新的菌种资源。

关键词：不对称降解指数 DL-丙氨酸 D-丙氨酸平滑青霉分批补料发酵

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四环素对小球藻铜、锌毒性和富集的影响

应用与环境生物学报 2024年第1期30卷 144-150页

作者：相满城于清男葛滢张春华南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 南京农业大学生命科学实验中心元素与生命科学示范实验室南京210095

养殖废水同时含有重金属、抗生素等污染物.为明确微藻净化此类复合污染废水的潜力,需要系统研究抗生素与重金属对微藻的毒性作用,以及抗生素对微藻重金属富集规律的影响.基于此,以养殖废水中的典型重金属铜(Cu)、锌(Zn)以及抗生素四环素... 详细信息

养殖废水同时含有重金属、抗生素等污染物.为明确微藻净化此类复合污染废水的潜力,需要系统研究抗生素与重金属对微藻的毒性作用,以及抗生素对微藻重金属富集规律的影响.基于此,以养殖废水中的典型重金属铜(Cu)、锌(Zn)以及抗生素四环素(tetracycline,TC)处理小球藻4 d,测定藻细胞的生长、叶绿素和胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)荧光类物质含量、以及对Cu、Zn的去除、吸附与吸收等指标.结果表明:Cu(0.1、0.5、1 mg/L)、Zn(0.5、5 mg/L)抑制了小球藻生长与叶绿素合成,诱导了EPS荧光类物质的分泌.1、5、10 mg/L的TC没有抑制小球藻生长,并且缓解了Cu、Zn对小球藻的毒性,使EPS中酪氨酸类蛋白物质的荧光强度降低.TC对小球藻去除Cu、Zn的影响存在差异:TC、Cu复合处理1 d后,相较于单一Cu处理,Cu的去除率由25.9%显著上升至43.5%,而TC对Zn的去除率无显著影响.TC也影响了Cu、Zn富集方式:Cu、Zn单一处理下,Cu、Zn吸附占富集的比例分别为16.89%、51.6%,TC的添加使两者增加至44.49%、86.73%.本研究表明,TC改变了Cu、Zn在小球藻细胞内外的分布,通过增加Cu、Zn的胞外吸附促进了小球藻对Cu的去除,通过减少Cu、Zn的胞内吸收降低了Cu、Zn对小球藻的毒性.

关键词：小球藻铜锌四环素毒性富集

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黏细菌来源硫胺素酶Ⅰ的生理功能探究

华中农业大学学报 2024年第4期43卷 204-211页

作者：齐梦祎夏丞垚纪燕玲黄彦李周坤叶现丰崔中利南京农业大学生命科学学院/农业农村部农业环境微生物重点实验室南京210095 厦门大学药学院厦门361102

为探究硫胺素酶Ⅰ在黏细菌中的生理功能,选取Corallococcus ***、Myxococcus xanthus DK1622和Cystobacter sp.1404三种不同种属的黏细菌,研究3种黏细菌基因组中硫胺素合成与菌株生长发育的关系。结果显示,3种黏细菌基因组中均具有完整... 详细信息

为探究硫胺素酶Ⅰ在黏细菌中的生理功能,选取Corallococcus ***、Myxococcus xanthus DK1622和Cystobacter sp.1404三种不同种属的黏细菌,研究3种黏细菌基因组中硫胺素合成与菌株生长发育的关系。结果显示,3种黏细菌基因组中均具有完整的硫胺素合成途径,且具有硫胺素合成前体嘧啶(4-amino-5-hydroxymethyl-2-methylpyrimidine,HMP)回收相关基因,但未发现硫胺素或其前体噻唑回收相关基因;HMP合成酶基因thiC上游存在的焦磷酸硫胺素核糖开关(TPP-riboswitch)可根据环境中硫胺素浓度调控thiC基因的转录水平。菌株DK1622及其硫胺素酶Ⅰ敲除突变株CL1003中分别插入thiC基因,构建突变菌株CL1006和CL1007,发现CL1006在无硫胺素培养基中需要额外添加硫胺素或HMP才能恢复生长,但相比于硫胺素处理组,HMP处理组菌落直径显著增加了9.0%;CL1007只能在添加HMP平板中生长,单独添加完整的硫胺素并不能使其恢复生长,但当硫胺素酶CcThi1和硫胺素共同添加时,CL1007的生长得到恢复。结果表明,黏细菌不直接利用外源硫胺素,但可通过硫胺素酶Ⅰ将其分解成嘧啶前体被利用。

关键词：黏细菌硫胺素硫胺素酶Ⅰ thiC基因

以黏细菌为基础的微生物生理学教学内容革新及教学模式探索

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微生物学通报 2024年第9期51卷 3761-3771页

作者：李周坤纪燕玲叶现丰刘园园黄彦崔中利南京农业大学、生命科学学院、农业农村部农业环境微生物重点实验室江苏南京210095

微生物生理学是重要的微生物学专业基础课程。随着科学技术的不断进步,微生物生理学的研究领域不断拓展,“微生物生理学”课程教学内容与教学模式必须更新,以体现学科前沿最新成果,适应高等农业院校人才培养目标。作者通过2年的课程建设... 详细信息

微生物生理学是重要的微生物学专业基础课程。随着科学技术的不断进步,微生物生理学的研究领域不断拓展,“微生物生理学”课程教学内容与教学模式必须更新,以体现学科前沿最新成果,适应高等农业院校人才培养目标。作者通过2年的课程建设,构建了以黏细菌为载体的“兴趣引导—理论传授—社会实践—综合考评”课程教学与评价体系;组织开展了以“黏细菌与农业应用”为话题的实践调查与互动讨论会。本文将课程教学基础理论与农业实践相结合,通过“微生物生理学”课程内容革新与教学模式探索,提高本科生独立思考与学以致用的能力,为培养高质量农业科技人才提供支撑。

关键词：微生物生理学教学模式黏细菌农业实践

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硝化作用强度对EBPR工艺运行效果的影响

南京农业大学学报 2024年第3期47卷 462-467页

作者：王可馨王世明顾向阳南京农业大学生命科学学院/农业农村部农业环境微生物工程重点实验室江苏南京210095 南京理工大学环境与生物工程学院江苏南京210094

[目的]本文旨在探究硝化作用强度对强化生物除磷(EBPR)工艺运行效果的影响。[方法]采用厌氧-好氧型序批式生物反应器(SBR)驯化得到EBPR污泥,将进水氨氮浓度提高至48 mg·L^(-1),比较无硝化抑制剂和添加硝化抑制剂2种条件下EBPR系统中硝... 详细信息

[目的]本文旨在探究硝化作用强度对强化生物除磷(EBPR)工艺运行效果的影响。[方法]采用厌氧-好氧型序批式生物反应器(SBR)驯化得到EBPR污泥,将进水氨氮浓度提高至48 mg·L^(-1),比较无硝化抑制剂和添加硝化抑制剂2种条件下EBPR系统中硝化作用强度及除磷效率的变化,分析硝化作用强度对EBPR工艺运行效果的影响。在系统运行各阶段均取1个周期,测定混合液中磷酸根、氨氮、硝氮、亚硝氮质量浓度以及EBPR污泥中糖原、聚羟基烷酸(PHA)含量的周期变化,分析硝化作用强度对聚磷菌代谢的影响。[结果]在进水氨氮浓度提高至48 mg·L^(-1)且无硝化抑制剂的情况下,硝化作用强度逐渐增强,17 d后硝化反应速率上升至1.45~1.80 mg·h^(-1)·g^(-1),系统出现了好氧磷释放现象,导致除磷效率大幅下降,同时出现糖原的降解量与合成量显著上升、PHA的合成量与降解量显著下降等代谢异常现象;再次加入硝化抑制剂,系统的除磷功能在24 h内恢复正常。[结论]EBPR工艺运行效果与硝化作用强度密切相关,当硝化反应速率上升到一定程度时可引起好氧磷释放现象,导致EBPR工艺除磷效率大幅下降。

关键词：强化生物除磷糖原聚羟基烷酸硝化反应速率好氧磷释放

不同营养模式下小球藻对磺胺嘧啶和铜的响应和去除

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应用与环境生物学报 2024年

作者：于杭岐于清男葛滢张春华南京农业大学资源与环境科学学院南京农业大学生命科学实验中心

畜禽养殖废水中抗生素和重金属共存导致的化学行为和生态毒性已引起广泛关注。已有研究表明，微藻能去除抗生素、重金属等污染物，但在不同营养模式以及抗生素和重金属共存条件下，微藻对这两种污染物的响应和去除规律尚不清楚。在采用... 详细信息

畜禽养殖废水中抗生素和重金属共存导致的化学行为和生态毒性已引起广泛关注。已有研究表明，微藻能去除抗生素、重金属等污染物，但在不同营养模式以及抗生素和重金属共存条件下，微藻对这两种污染物的响应和去除规律尚不清楚。在采用光合自养和混合营养（乙酸钠为碳源）条件下培养小球藻，选取磺胺嘧啶（SDZ）和铜（Cu）进行单一和复合处理，测定SDZ、Cu处理8 d后小球藻的生长、叶绿素含量和胞外聚合物（EPS）荧光强度、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性、以及培养液SDZ和Cu含量等指标的变化。结果表明，0.1 mg/L的SDZ和0.1 mg/L的Cu单一和复合处理对小球藻的毒性较小；而0.5 mg/L的Cu严重抑制了小球藻的生长和叶绿素的合成，EPS中酪氨酸类荧光物质分泌减少，抗氧化酶活性增加，SDZ与Cu共存增加了彼此的去除率。与光合自养相比，添加3 g/L的乙酸钠显著促进了小球藻的生长和对污染物的耐受能力，诱导了EPS荧光类物质的分泌，小球藻对SDZ的去除率提高近1倍，对Cu的去除率增加近3倍。综上，SDZ、Cu单一和复合处理下，小球藻对两种污染物的响应和去除规律不同，加入乙酸钠则显著提高了小球藻去除和应对两种污染物胁迫的能力。（图5 表2 参43）

关键词：小球藻磺胺嘧啶铜乙酸钠响应去除