目的:制备载万古霉素/聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）多孔镁合金支架，并在体外评价其理化性质、降解及药物释放行为、细胞相容性和抗菌性能等。方法:利用模板复制技术制备多孔镁合金（Mg-2Zn-0.3Ca）支架，通过高温氟化处理后获得MgF 2表层，再将其浸没于含有盐酸万古霉素/PLGA的二氯甲烷溶液后匀速提拉，获得载万古霉素/PLGA的多孔镁合金载药支架。根据制备过程中各阶段产物（镁合金、氟化镁合金、PLGA涂层氟化镁合金、载万古霉素/PLGA氟化镁合金支架）分组，分别为Mg组、MgF 2组、PLGA组、万古霉素/PLGA组。将各组支架制备完成后立即测定并评价其材料学表征、降解速率、药物释放速率、抑菌性能、血液相容性及促细胞增殖分化能力等。 结果:成功制备出载万古霉素/PLGA镁合金支架，其孔隙率平均为66.39%，降解速率[(0.540±0.102) mm/年]显著低于镁合金支架[(10.048±0.297) mm/年]，差异有统计学意义（ P<0.05）。载万古霉素/PLGA在Hank平衡盐溶液中降解的pH值接近生理酸碱度；万古霉素在前48 h释放速度较快，48 h后逐渐变缓，11 d时累积药物浓度达最大值（43 mg/L），11 d后仍缓慢释放。万古霉素/PLGA组支架的抗菌率（97.89%±0.28%）显著高于Mg组（74.92%±2.20%）、MgF 2组（78.46%±2.59%）、PLGA组支架（61.08%±4.21%），差异均有统计学意义（ P<0.05）；其溶血率为0.55%，远低于ISO 10993-4标准要求（5%）；其浸提液培养大鼠骨髓间充质干细胞1、3、7 d，促细胞增殖率分别为104.80%±5.13%、112.36%±2.07%、127.79%±4.61%；培养14 d时钙结节明显增多，吸光度OD值为1.189±0.020，显著高于Mg组（0.803±0.020）、MgF 2组（0.878±0.028）、PLGA组支架（0.887±0.026），差异均有统计学意义（ P<0.05）。 结论:载万古霉素/PLGA的多孔镁合金支架在体外表现出良好的材料学性能、抗菌性能、生物相容性及促成骨性能。

藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件.因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义.然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在功能机制尚不清楚.以古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮为研究对象,采用宏基因组测序技术,研究藻类结皮微生物群落及碳氮循环功能基因特征.研究结果表明蓝藻菌门、变形菌门、放线菌门是藻类结皮中主要微生物类群,在沙漠固碳和氮循环中起到重要作用.微生物α多样性结果显示仅物种丰富度指数在三个区域内存在显著差异.β多样性结果显示藻类结皮未因沙漠局部气候及理化因子差异产生微生物群落分化.而微生物群落功能基因对环境变化响应要比微生物群落更为敏感,沙漠东部和西部藻类结皮功能基因产生显著分化.三个区域微生物功能基因中还原型三羧酸循环是自养生物固碳主要途径,而卡尔文循环是光合生物固碳的主要途径,其中rpiA和rbcS基因更易受到降水影响.鞘脂单胞菌属、念珠藻属和伪枝藻属在参与固碳过程中表现出的差异,可能是导致固碳功能基因产生分化的原因之一.氮循环主要途径以硝酸盐还原为主,大部分氮素通过硝酸盐同化作用被土壤微生物转化为铵盐,少量氮素被反硝化为一氧化二氮和一氧化氮流失.沙漠藻类结皮固氮作用较弱,仅有念珠藻属和伪枝藻属参与,且存在nifH、nifD、nifK三个功能基因.这些固氮功能基因更易受到土壤中硝态氮含量的影响.硝化过程仅注释到氨单加氧酶或甲烷单加氧酶编码pmoABC-amoABC基因,而hao和nxrA、nxrB基因均未注释获得.

[背景]湿地是重要的甲烷排放源,因为其中栖息着各种产甲烷古菌.已知未培养甲烷古菌Rice Cluster Ⅱ(RCⅡ)类群广泛分布于低温酸性和北方泥炭藓湿地、淡水湿地及草本沼泽等环境,但它们在低温盐碱湿地中的分布及代谢途径尚未知.[目的]分析扎龙盐碱湿地未培养甲烷古菌RCⅡ类群的多样性、推测产甲烷代谢途径及其潜在的盐碱适应机制.[方法]16S rRNA基因扩增子测序分析扎龙湿地土壤中甲烷古菌群组成;构建16S rRNA基因克隆文库分析扎龙湿地土壤RCⅡ的多样性;宏基因组分析推测 RCⅡ 古菌编码的产甲烷途径及与耐盐碱相关物质的合成基因.[结果]16S rRNA 基因高通量测序发现未培养甲烷古菌的 RCⅡ 类群占扎龙盐碱湿地总甲烷古菌的13.280%±0.019%;系统发育学分析表明该湿地的RCⅡ由 3 个分支组成;宏基因组分析组装了 2 个优势的未培养RCⅡ的基因组,均含完整的氢还原二氧化碳产甲烷途径的基因,并编码海藻糖的转运与合成基因.[结论]扎龙盐碱湿地土壤富含未培养 RCⅡ 甲烷古菌,推测它们通过氢还原二氧化碳产甲烷,利用细胞内高的海藻糖适应盐碱环境.

在整个地球演化历史过程中,产甲烷古菌在生物地球碳循环中一直扮演着重要角色.据报道,约三分之二的地球生物甲烷通量来自乙酸型产甲烷途径,乙酸型甲烷八叠球菌(Methanosarcina acetivorans)是目前发现为数不多的可以进行乙酸型产甲烷途径的模式产甲烷古菌,对M.acetivorans代谢途径的解析、改造和应用可为温室气体甲烷的减排与其作为能源的合理利用提供新思路.本文综述了M.acetivorans的产甲烷代谢途径、遗传改造策略、细胞工厂构建 3 个方面的研究进展,分析了M.acetivorans与其他进行乙酸型产甲烷代谢的产甲烷古菌在以上三方面的异同,并对进一步设计和构建其作为微生物细胞工厂所面临的问题与挑战进行了展望.

研究不同施肥措施对双季稻田甲烷(CH4)排放特征的影响及其微生物学机理,对合理利用及评价不同施肥模式对水稻生长的影响具有重要意义.以长期施肥定位试验田为平台,采用静态箱-气相色谱法对施用化肥(MF:mineral fertilizer alone)、秸秆还田配施化肥(RF:rice residues plus mineral fertilizer)、30％有机肥配施70％化肥(LOM:30％ organic matter plus 70％ mineral fertilizer)、60％有机肥配施40％化肥(HOM:60％ organic matter plus 40％ mineral fertilizer)和无肥(CK:without fertilizer)条件下双季稻田CH4排放及其微生物学机理进行了分析.结果表明,早稻和晚稻生长期,不同施肥处理稻田CH4排放通量均显著高于CK,表现为HOM＞LOM＞RF＞MF＞CK.各处理间CH4总排放量差异达显著水平,其大小顺序与排放通量趋势一致,以HOM处理为最高,比CK处理增加105.56％,其次是LOM和RF处理,分别比CK处理增加72.97％和54.17％.关键功能土壤微生物测定结果表明,早稻和晚稻各个主要生育时期,各处理稻田土壤产甲烷古菌的数量变化范围为(3.18-81.07)×103 cfu/g,土壤甲烷氧化细菌的数量变化范围为(24.82-379.72)×103 cfu/g.稻田土壤产甲烷古菌和甲烷氧化细菌数量大小顺序为HOM＞LOM＞RF＞MF＞CK,各施肥处理均显著高于CK;HOM、LOM、RF处理显著高于MF、CK处理.双季稻田CH4排放与稻田土壤产甲烷古菌、甲烷氧化细菌数量变化关系密切.采用有机无机肥配施促进了双季稻田生态系统CH4的排放和关键功能微生物的数量.

甲烷产生过程是湿地生态系统中最活跃的生物地球化学进程之一,岩溶湿地是一类具有典型岩溶地区水文特征和重要环境影响的特殊内陆淡水湿地.为了解岩溶湿地产甲烷菌的类型及其在碳循环中的贡献,综合运用分子生物学、微生物学和地球化学的方法对桂林会仙岩溶湿地沉积物中产甲烷菌的数量、群落组成、活性以及相关的环境因子进行研究.分析15-35 cm沉积物中甲基辅酶M还原酶基因mcrA的数量、种类以及与环境因子之间的关系,发现mcrA基因的拷贝数为106-107,主要来自5类产甲烷古菌目,分别是甲烷微菌目(Methanomicrobiales)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)、甲烷胞菌目(Methanocellales)、甲烷杆菌目(Methanobacteriales)以及一类尚未鉴定的产甲烷古菌,这些序列中有一半的序列与已知McrA蛋白序列相似度在95％以下,并且mcrA基因的多样性和数量分布主要受到有机碳和硫酸盐含量的影响.在产甲烷活性方面,沉积物的乙酸型产甲烷速率为1 024(±447) pmol g-1 d-1,氢型产甲烷量约为650(±155)pmol g-1 d-1.上述结果表明,会仙岩溶湿地具有同普通淡水湿地类似的产甲烷菌群落组成和较高的产甲烷潜力,并且该环境中可能蕴藏着许多尚未被研究的微生物资源.

[目的]以白音华褐煤为底物,利用从我国多地煤矿及污水处理厌氧罐中富集-混合-驯化得到的高效混合菌群进行产气,分析其群落组成并优化产气条件.[方法]采用Miseq高通量测序分析混合菌群结构,通过Plackett-Burman (P-B)和Box-Behnken (B-B)试验对褐煤产气影响因素和条件进行筛选和优化.[结果]本源和外源微生物样本混合样品(HN+MD+WT)经驯化后菌群产气效率最高.该样品菌群中细菌群落多样性丰富,以变形菌门的脱硫弧菌属Desulfovibrio (15.07％)、拟杆菌门的屠场杆状菌属Macellibacteroides (14.6％)、厚壁菌门的梭菌属Clostridiaceae (9.77％)、互营菌门的脱硫代硫酸盐弧菌属Dethiosulfovibrio (8.76％)以及热袍菌门Oceanotoga属(8.66％)为主.古菌全部为广古菌门,其群落多样性则较为单一,其中甲烷卵圆形菌属Methanocalculus (80.28％)占据绝对优势.Plackett-Burman (P-B)试验结果表明温度、CoCl2添加量和NiCl2添加量是影响褐煤产气的关键因素;Box-Behnken (B-B)试验结果表明最优产气条件为:温度36℃,CoCl2添加量0.17 g/L,NiCl2添加量0.02 g/L,最优条件下褐煤累计产甲烷量(周期20 d)达到159.33 μmol/g.[结论]经过驯化可以得到高效的产气菌群,优化培养条件可使产气效率明显提高.

红树林湿地生态系统具有维持生物多样性、净化环境及维持海岸带生态平衡等多种功能.古菌普遍存在于红树林沉积物中,在元素的生物地球化学循环中发挥着重要作用.古菌具有丰富的碳代谢多样性,能固定CO2,参与甲烷循环,产乙酸,降解蛋白质、多聚碳水化合物等有机质,但目前对于红树林沉积物中古菌碳代谢的研究才刚刚起步.高通量测序技术的快速发展促进了大量新的古菌门类的发现,这些新的古菌门类具备多样的碳代谢潜力.本文简要概述古菌的主要类群与分布,综述国内外有关古菌碳代谢多样性的最新研究进展,并阐明这些古菌在红树林生态系统中的生态分布和功能特征,为进一步探究古菌代谢机制提供知识基础.

长期以来,白蚁对木质纤维素的降解能力令人惊叹,毫无疑问,其在全球碳循环中扮演着一个十分重要的角色.这一强大功能的实现极大地依赖于一种特别的肠道“消化液(digestome)”,它的构成不仅包括了来自白蚁自身产生的木质纤维素降解酶系统,还来源于独特与多样的肠道共生微生物的贡献(包括了古细菌、细菌、酵母以及其他真核生物),它们的协同作用能有效地将木质纤维素生物质高效转化为乙酸、甲烷、二氧化碳、氢气等物质.然而,到目前为止,我们对这类昆虫的独特肠道生物转化系统的认识还很不深入,特别是针对肠道内的那些各类共生微生物菌群的功能、白蚁与共生微生物间的相互关系、以及潜在的科学与应用价值还无法给予明确的科学解释,更不用说针对其肠道中的共生酵母菌群,一类通常被忽略的独特微生物.近20多年来,越来越多的研究证据表明,白蚁肠道共生酵母在与寄主的关系中表现了不可或缺的重要性与独特功能,已被证明广泛分布于不同白蚁及许多其他昆虫的肠道中.随着近20年来越来越多昆虫肠道共生微生物酵母群被发现和鉴定,他们潜在的功能以及与寄主的共生机制被逐步解析,这些研究结果进一步揭示了“隐身”的昆虫肠道酵母类微生物菌群与寄主的营养、关键生物质转化过程中的重要酶系统、转化过程中的关键中间产物的转化与利用、抵御外源性的重要病原物,甚至对白蚁种群繁衍的远缘交配等方面均可能发挥了重要和不可缺少的作用.本文将试图归纳相关研究的最新进展,系统总结与解析白蚁肠道来源共生酵母的重要科学价值及其在不同领域的潜在应用前景.

[背景]煤地质产甲烷微生物菌群可以代谢煤基质产生甲烷,对于实现煤层气资源的再利用具有重要意义.[目的]检测产甲烷菌群在保藏过程中群落结构的动态变化以及在产气实验中甲烷气的生成情况,以验证保藏方法的可行性,同时为煤层气的微生物增产奠定基础.[方法]分别于不同温度条件下比较3种菌种保藏方法,即甘油/L-半胱氨酸法、富营养法和煤基-基础盐法.通过产气实验检测不同保藏条件下产甲烷菌群的活力.同时,采用454高通量测序技术测定16S rRNA基因序列,分析25℃条件下煤基-基础盐菌种保藏过程中微生物群落结构的变化.[结果]比较了9组菌种保藏方法,发现菌种最佳保藏条件为25℃的煤基-基础盐保藏.在该条件下保藏的产甲烷菌群活性最高,甲烷生成量最大.以无烟煤为碳源进行产气实验时甲烷生成量为12％-25％,而以褐煤为碳源时甲烷生成量可达24％-73％.在25℃的煤基-基础盐菌种保藏条件下,保藏初期细菌的主要优势菌为假单胞菌属(Pseudomonas),而古菌的主要优势菌为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina).随着保藏时间的增加,细菌的群落结构变化显著,发酵细菌及产氢产乙酸细菌成为优势细菌,古菌的群落结构则相对稳定.[结论]菌种保藏的最佳条件为25℃的煤基-基础盐,保藏的产甲烷菌群能长期维持在较高的活性状态,具有较好的产甲烷能力.