目的:评价富氢液对人肾小管上皮细胞缺氧复氧损伤时丝氨酸苏氨酸蛋白激酶(Akt)/核因子-E2相关因子2(Nrf2)信号通路的影响。方法:体外培养的人肾小管上皮细胞系，以1.5×10 4个/ml的密度接种于96孔培养板(200 μl/孔)或以2×10 5个/ml密度接种于6孔培养板(2 ml/孔)，采用随机数字表法分为5组( n＝30)：对照组(C组)置于常氧恒温培养箱(37 ℃、5%CO 2-21%O 2-74%N 2)中培养28 h；富氢液组(H组)加入含0.6 mmol/L富氢液的培养基，置于常氧恒温培养箱中孵育28 h；缺氧复氧组(H/R组)置于厌氧恒温培养箱(37 ℃、5%CO 2-1%O 2-94 %N 2)中缺氧24 h，取出后置于常氧恒温培养箱复氧4 h；缺氧复氧+富氢液组(H/R+ H组)置于厌氧恒温培养箱中缺氧24 h，取出后加入含0.6 mmol/L富氢液的培养基，置于常氧恒温培养箱中复氧4 h；缺氧复氧+富氢液+Akt抑制剂Uprosertib组(H/R+ H+U组)加入终浓度为10 μmol/L的Uprosertib孵育1 h，其余处理同H/R+ H组。各组细胞处理结束后，采用MTT法测定细胞活力，流式细胞术测定细胞凋亡率，黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性，硫代巴比妥酸法测定MDA含量，Western blot法检测Akt、磷酸化Akt(p-Akt)、总Nrf2、核Nrf2和活化的caspase-3表达，RT-PCR法检测Nrf2 mRNA表达。 结果:与C组比较，H/R组和H/R+H组细胞活力和SOD活性下降，细胞凋亡率和MDA含量升高，p-Akt、核Nrf2、总Nrf2、活化的caspase-3和Nrf2 mRNA表达上调( P<0.05)；与H/R组比较，H/R+H组细胞活力和SOD活性升高，细胞凋亡率和MDA含量降低，p-Akt、核Nrf2、总Nrf2和Nrf2 mRNA表达上调，活化的caspase-3表达下调( P<0.05)；与H/R+H组比较，H/R+ H+U组细胞活力和SOD活性下降，细胞凋亡率和MDA含量升高，p-Akt、核Nrf2、总Nrf2和Nrf2 mRNA表达下调，活化的caspase-3表达上调( P<0.05)。 结论:富氢液减轻人肾小管上皮细胞缺氧复氧损伤的机制与促进Akt/Nrf2信号通路激活，降低氧化应激水平，抑制细胞凋亡有关。

气候暖干化导致高寒地区泥炭地土壤氮排放急剧增加,但是潜在的微生物调节机制尚不清楚.本文综述了高寒泥炭地土壤氮转化与排放过程对温度升高、水位变化的响应,土壤厌氧氨氧化(Anammox)与NO3-异化还原过程的相互作用,土壤N2O产生路径及其贡献.当前研究的不足体现在:1)只关注土壤N2O排放,忽视了 N2的释放,导致高寒地区泥炭地氮的损失量被严重低估;2)Anammox过程对泥炭地N2排放的贡献未被量化;3)Anammox、细菌反硝化和真菌协同反硝化过程对N2损失的相对贡献缺乏定量评估;4)气候暖干化情景下Anammox和NO3-还原过程的解耦机制尚不清楚.未来研究重点应着力于:构建野外增温、水位控制暖干化模拟试验平台,结合稳定性同位素、分子生物学和宏基因组学技术,围绕格局-过程-机理这条主线,系统评估高寒地区泥炭湿地氮排放(N2O、NO、N2)的量级、组成比例与主控因素,探讨土壤主要脱氮过程的相互作用规律,量化硝化、厌氧氨氧化和反硝化对N2O、N2产生的相对贡献,甄别对暖干化响应敏感的微生物类群,明晰土壤脱氮转变与微生物群落演替之间的耦联关系,揭示土壤脱氮过程对气候暖干化响应的微生物学机理.

传统认为氮循环中的无机氮素盐等需先转化为氨(NH3)后才能被同化进入生物体的有机含氮分子中.联氨(N2H4)不仅是一种广泛使用的火箭和人造卫星的燃料,同时也是制药和化工行业中常用的有机合成前体.20世纪90年代,联氨作为氮循环中细菌氨厌氧氧化过程(anammox)的中间体在自然界首次被发现.然而,联氨在生物有机代谢过程中的角色和功能依然未知.

[目的]从蛋白水平阐明水源拉梅尔芽孢杆菌(Rummeliibacillus suwonensis)的生长及己酸代谢机理,为水源拉梅尔芽孢杆菌的基因工程改造提供一定技术基础.[方法]以R.suwonensis 3B-1 为研究对象,应用串联质谱标签(tandem mass tags,TMT)蛋白组学技术对该菌在好氧与厌氧条件下的差异表达蛋白(differentially expressed proteins,DEPs)进行挖掘,并对鉴定到的DEPs进行亚细胞定位、GO功能富集、KEGG信号通路注释、蛋白相互作用等生物信息学分析.[结果]从比较组中共鉴定获得810 个DEPs,其中上调蛋白 423 个,下调蛋白 387 个,亚细胞定位到 6 个条目上,主要涉及细胞质蛋白,细胞膜蛋白和细胞壁等蛋白.GO功能富集分析结果显示,肽的生物合成、翻译和肽代谢过程等生物学过程;核糖体的结构组成和结构分子活性等分子功能;核糖体和核糖核蛋白复合物等细胞组分发生了显著变化.810 个DEPs 注释到 113 条KEGG信号通路,主要涉及辅因子生物合成,双组分系统,磷酸戊糖代谢,糖酵解/糖异生,以及氧化磷酸化等信号通路.苯丙氨酸-tRNA连接酶β亚基和核黄素生物合成蛋白RibD在蛋白互作网络中关联度最高.[结论]厌氧条件下,糖酵解途径中丙酮酸脱氢酶和丙酮酸激酶表达下调,氨基酸代谢和生物素蛋白连接酶等辅因子相关蛋白表达均呈现下调,表明该菌适合在好氧环境中生长.己酸合成方面,酰基辅酶A硫酯酶的表达量显著上调,同时,糖酵解/糖异生途径、三羧酸循环和磷酸戊糖途径为己酸合成提供了充足的前体物质和还原当量,共同促进了己酸合成.

氟喹诺酮类抗生素(FQs)是使用量最大的抗生素之一,是一种在环境中具有"伪持久性"的新型污染物,具有巨大的生态风险.FQs会改变微生物群落结构和功能从而影响微生物介导的氮循环过程,改变环境中各种类型氮的组分,进而对全球氮循环产生重要影响.本文总结了 FQs污染现状及对微生物介导氮循环的影响,以阐明FQs对氮循环各个关键过程的作用,从而为揭示FQs的生态效应研究提供科学依据.FQs普遍存在于各类环境介质中,不同环境中FQs浓度和种类存在显著差异,其中氧氟沙星、诺氟沙星、环丙沙星和恩诺沙星是检出频率和浓度最高的4种FQs.FQs对氮循环的作用过程具有典型的剂量和种类依赖型特征.FQs主要通过降低氨氧化过程相关的amoA基因丰度和氨氧化细菌丰度、组成来抑制硝化过程;主要通过降低相关酶活性和narG、nirS、norB和nosZ等基因丰度,以及降低反硝化功能属微生物丰度、组成来抑制反硝化过程;通过降低厌氧氨氧化细菌丰度、组成和hzo基因丰度来限制厌氧氨氧化过程;最终导致环境中活性氮去除的降低和氧化亚氮(N2O)释放的增加,甚至进一步诱发水体富营养化和温室效应等环境问题.未来应重点关注低浓度FQs和复合抗生素对氮循环过程的影响,进一步加强FQs对氮循环微生物单体和群落变化影响的研究.

通过逐步提高进水中的有机碳源浓度,探讨进水碳氮比(C/N)对基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)型潮汐流人工湿地(TFCW)脱氮效能及其微生物特性的影响.结果表明:进水C/N可显著影响CANON型TFCW中脱氮功能微生物的数量与活性,进而影响其氮素转化速率.当进水C/N由0.0增至6.0时,TFCW中反硝化功能基因的丰度随之增加,系统反硝化性能提高,TFCW中逐渐形成同步亚硝化、厌氧氨氧化与反硝化(SNAD)耦合反应体系,其脱氮效果得以强化.当进水C/N＞6.0时,好氧氨氧化菌活性受到抑制,数量逐渐减少,TFCW中的厌氧氨氧化作用与反硝化作用受阻,系统脱氮性能恶化.当进水C/N为6.0时,TFCW中的SNAD作用可得到最大限度的强化,其总氮(TN)去除率和去除负荷分别达(93.3±2.3)％和(149.30±8.00) mg·L-1·d-1,高于CANON系统中TN去除率的理论值.

氮循环是最重要的生物地球化学循环之一,而微生物是驱动自然环境中氮循环最重要的动力.应用宏基因组技术来研究自然环境中直接参与氮循环的功能微生物类群的总量和多样性是近年来环境微生物的研究热点之一.本文总结最新氮循环功能微生物类群的研究发现,聚焦各转化过程中(包括固氮、硝化、反硝化、厌氧氨氧化、氮同化/异化还原、氨化和同化作用等)分子标记基因的选择,重点介绍通过这些标记基因的分子检测方法在自然环境中检测到的微生物功能类群的分布状况,最后指出分子检测技术的革新和完善的数据分析平台的建立对未来氮循环功能微生物研究的重要意义.

目的:探讨氨基改性前后的介孔硅载七叶皂苷钠(SA-SBA-15及SA-NH2-SBA-15)和氢氧化钙Ca(OH)2对粪肠球菌的抑菌作用.方法:液体稀释法测SA-NH2-SBA-15、SA-SBA-15和Ca(OH)2的最低抑菌浓度(MIC);液体扩散法观察SA-NH2-SBA-15、SA-SBA-15和Ca(OH)2对粪肠球菌抑菌圈的大小;SA-NH2-SBA-15、SA-SBA-15和Ca(OH)2与菌液共培养168 h,每隔24 h取0.lmL液体另作厌氧培养24 h,评价抑菌效果.结果:SA-NH2-SBA-15、SA-SBA-15的MIC为3.5 g/L,Ca(OH)2的MIC为4.0 g/L.SA-NH2-SBA-15、SA-SBA-15和Ca(OH)2浓度大于MIC时,抑菌圈大小与浓度呈依赖性增高,差异具有统计学意义(P＜0.05).72 h后至168 h,SA-SBA-15和SA-NH2-SBA的菌落数明显少于Ca(OH)2.96 h后,SA-NH2-SBA-15组的菌落数明显少于SA-SBA-15组,差异具有统计学意义(P＜0.05).结论:SA-NH2-SBA-15、SA-SBA-15及Ca(OH)2对粪肠球菌具有一定的抗菌作用;SA-NH2-SBA-15、SA-SBA-15的抑菌效果优于Ca(OH)2;SA-NH2-SBA-15对粪肠球菌的药效长于SA-SBA-15,长于Ca(OH)2.

目的:建立一种简便、有效的幽门螺杆菌(H.pylori)的液体培养法.方法:取脑心浸液9 mL、胎牛血清1 mL、H.pylori选择剂(万古霉素、头孢磺啶、甲氧氨苄嘧啶及两性霉素B)400 μL制成H.pylori液体培养基,将H.pylori接种于H.pylori液体培养基,在厌氧罐中通过微需氧袋建立微需氧条件,于37℃振荡培养3d,同时设立传统固体培养基培养的H.pylori作为对照;观察2种方法培养的H.pylori生长状况及H.pylori形态,比较2种方法培养的H.pylori的尿素酶、氧化酶及触酶试验结果.结果:固体培养到第3天时,H.pylori生长良好,哥伦比亚血琼脂平板上见透明、针尖样菌落形态;液体培养第3天时可见培养基明显浑浊,涂抹少量菌液于无抗生素的哥伦比亚血琼脂平板培养,肉眼未见污染菌生长,并有透明、针尖样的菌落长出;革兰染色后,固体培养基中的H.pylori为螺旋状、海鸥状、S状弯曲菌或短杆菌;液体培养基中的H.pylori则多为螺旋短杆状、亦见部分长丝状细菌,有的互相缠绕聚集成团,有的散在分布;取两种方法培养的H.pylori菌进行尿素酶、氧化酶及触酶试验,结果均为阳性.结论:成功建立一种简便、有效的H.pylori液体培养法,细菌生长良好,且H.pylori形态变长.

好氧颗粒污泥是微生物通过自凝聚作用形成的一种特殊的生物聚集体,具有结构致密、沉降性能优异、抗冲击负荷能力强、多功能微生物分区定殖等特点,其在废水强化脱氮除磷与难降解有机物去除方面具有明显的技术优势.针对目前工业和养殖废水及城镇生活污水等碳氮比低、处理出水总氮达标压力大等突出问题,综述基于好氧颗粒污泥的全自养、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化、异养硝化-好氧反硝化等强化脱氮工艺,介绍其脱氮机制及技术优势,阐明不同好氧颗粒污泥脱氮工艺的特点与颗粒污泥特性,同时总结各种工艺的启动条件及富集相应功能菌的好氧颗粒污泥的形成因素,评估不同工艺应用于实际废水生物处理的可行性.在此基础上进一步分析进水基质组成(不同碳氮比)、运行模式(连续曝气和间歇曝气)、运行条件(溶解氧浓度、温度和pH)等对好氧颗粒污泥工艺强化脱氮性能与稳定运行的影响.最后提出应进一步优化好氧颗粒污泥强化脱氮工艺的运行参数,解析好氧颗粒污泥微生物菌群功能,揭示好氧颗粒污泥形成与结构稳定的微生物学机理.