[背景]煤矸石堆场用于堆放煤矿开采过程中产生的一种热值低、含重金属的固体废弃物,会产生大量的酸性废水,对堆场周边的生态环境造成严重影响.[目的]探究煤矸石堆场的微生物群落结构和功能特征.[方法]选择贵州省六枝特区典型煤矸石堆场作为研究对象,采集堆场表层土壤、矸石层土壤、废水浸出口沉积物和堆场下游河道沉积物,通过宏基因组学技术进行分析.[结果]细菌的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为钩端螺菌属(Leptospirillum)和硫化杆菌属(Sulfobacillus);古菌的优势菌门为 Candidatus_Thermoplasmatota 和泉古菌门(Crenarchaeota),优势菌属为热原体属(Thermoplasma)和金属球菌属(Metallosphaera).不同采样点细菌和古菌的优势菌属存在显著差异,矸石层土壤和废水浸出口沉积物中的铁氧化细菌和硫氧化细菌比其他 2个样点丰富.煤矸石堆场中微生物的碳、氮、硫代谢基因丰度较高,共检测到 6条固碳途径、6 条氮代谢途径和 3 条硫代谢途径.主要的固碳基因为ACAT和E2.2.1.1,固碳途径以还原性三羧酸循环为主;主要的氮代谢基因为nirB、nasA和narG,氮代谢途径以反硝化为主;主要的硫代谢基因为cysH和sir,硫代谢途径以同化硫酸盐还原为主.[结论]本研究可进一步拓展对矿山生态环境的认识,为矿区生态修复、土壤和河流污染的治理提供理论依据.

目的 考察木犀草素对丙酮酸铁氧还蛋白氧化还原酶(PFOR酶)的抑制作用及其抗艰难梭菌活性.方法 将艰难梭菌PFOR编码序列克隆至表达载体pET-2a,转染至感受态大肠杆菌,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(Isopropyl β-D-Thiogalactoside,IPTG)诱导表达后进行粗酶液制备.40 μmol·L-1 待测化合物与PFOR酶在厌氧 25℃条件反应 8h后,测定待测化合物对PFOR酶的抑制率.通过对菌液OD600 的考察,测定PFOR酶强抑制剂对艰难梭菌细菌(ATCC BAA 1382和ATCC BAA 1870)的最小抑菌浓度(MIC).借助分子对接技术考察PFOR-抑制剂间可能的相互作用机制.结果 在所测化合物中,黄酮木犀草素对PFOR的抑制活性最强,单点抑制率约为 33%,与阳性抑制剂硝唑尼特的抑制率(40%)相当.分子对接发现木犀草素可与PFOR结构域中的Asp428、Val431、Gly429、Asp456、Lys458、Lys459 等形成氢键.木犀草素对艰难梭菌的MIC约为32 μg·mL-1.结论 木犀草素具有较好的抗艰难梭菌活性,PFOR酶可能是其抗菌作用靶点.

铬(Cr)是一种广泛应用于钢铁、鞣革、印染等领域的重要工业原料,由此而带来的Cr(Ⅵ)污染已成为我国主要重金属污染之一.YEM001是一组能有效还原污泥和垃圾渗滤液中的Cr(Ⅵ),实现Cr(Ⅵ)污染生物修复的微生物菌群.然而菌群的扩大培养成为YEM001进一步应用的障碍.以优化菌群YEM001培养工艺条件为目标,通过单因素实验、正交实验对YEM001菌群的培养基和发酵条件进行了优化.结果显示以淀粉为碳源,YEM001能实现快速稳定的生长.优化后的YEM001菌群培养基为淀粉10 g/L,氯化铵3 g/L,硫酸镁2g/L,酵母浸粉1 g/L.通过对搅拌转速、pH、通气等的调控,获得最佳发酵工艺条件为28℃、pH值7.5、不通入空气、搅拌转速50r/min.在该条件下,YEM001的培养液OD600值可达1.91,且在60 h内能够完全还原100 mg/L Cr(Ⅵ).通过成本分析,优化后每100 L培养基价格降低了38.11元,较优化前成本降低51.85％.

目的:本研究旨在测定Scandix pecten-veneris L.的植物素和评价其生物学潜力.方法:测定S.pecten-veneris提取物中植物素的含量,包括生物碱、黄酮、多酚和单宁.使用2,2-二苯基-1-苦肼基(DPPH)测定抗氧化活性;同时通过铁还原/抗氧化能力(FRAP)测定还原能力;使用琼脂扩散测定法评价对七种细菌和四种真菌菌株的抗微生物活性.同时,对脲酶、磷酸二酯酶-I和过氧化氢酶-II进行酶抑制研究.结论:沙门氏菌显示出适度的抗自由基活性;羟基自由基的潜能降至初始值的20％左右.S.pecten-veneris多种提取物的抗氧化活性与总酚含量呈线性相关.S.pecten-veneris叶对金黄色葡萄球菌表现出最高的抑制活性;对白色念珠菌表现出到最高的抗真菌活性.植物提取物对脲酶的活性最有效;对磷酸二酯酶-Ⅰ和碳酸酐酶-II显示出中等活性.结果表明,S.pecten-veneris具有良好的药用潜力,可用于治疗一些特定的疾病.

[目的]研究铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4在细胞外诱导形成含铁矿物的矿物相、化学成分和形貌结构等特性及其变化,深化对铁还原细菌细胞外诱导矿化过程的认识.[方法]在以30 mmol/L乳酸钠为电子供体,10 mmol/L水合氧化铁为电子受体,[HCO3-]为30 mmol/L,[PO43-]为5 mmol/L条件下,30℃恒温下厌氧培养,进行细菌生长和细胞外诱导矿化实验,定期采样测量反应体系的pH、生物量、Fe(Ⅱ)浓度;采用激光拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等方法对不同时间点的矿化产物进行分析.[结果]MR-4在还原Fe(Ⅲ)的过程中,细胞快速生长,表明MR-4的Fe(Ⅲ)还原和乳酸氧化过程相互耦合,从而进行细胞生长,并在细胞外诱导矿物形成.对不同阶段矿化产物的综合分析表明,反应进行到约8d时,无定形-弱结晶的水合氧化铁部分地转化为纳米尺寸的磁铁矿晶体颗粒;约16d时,反应体系中开始出现蓝铁矿晶体颗粒;约20 d后,几乎所有矿物转化为纤维状或者叶片状的蓝铁矿.[结论]铁还原细菌Shewanella oneidensis MR-4细胞外诱导矿化过程受环境条件控制,当以乳酸钠和水合氧化铁分别作为电子供体和受体,相对高的[PO43-]/[HCO3](1∶6)时,水合氧化铁先转化为磁铁矿,最后大量转化为蓝铁矿.本研究为全面认识铁还原细菌的生物诱导矿化过程和评估其参与铁元素地球化学循环提供了新的数据.

将渤海沉积物进行厌氧培养,富集异化Fe (Ⅲ)还原混合菌群.在不同电子受体下,分析铁还原菌群异化还原Fe (Ⅲ)性质.以柠檬酸铁和氢氧化铁为电子受体培养体系,在培养12 h时,累积Fe(Ⅱ)浓度分别为(100.67±0.75)和(53.24±3.63) mg·L-1;当培养60h时,累积Fe(Ⅱ)浓度达到(118.95±1.47)和(119.74±3.96) mg·L-1.这表明可溶性与不可溶性电子受体能够显著影响细菌异化Fe (Ⅲ)还原过程,而对累积Fe (Ⅲ)还原量影响不明显.通过高通量测序技术,分析不同电子受体下的异化Fe (Ⅲ)还原混合菌群多样性与优势菌组成.菌群多样性分析表明,以柠檬酸铁和氢氧化铁为电子受体时,菌群多样性Shannon指数分别是3.40和3.11,较对照组(Shannon指数2.07)高,表明培养体系中加入Fe (Ⅲ)能显著提高铁还原混合菌群多样性.异化Fe(Ⅲ)还原混合菌群在不同电子受体下优势菌主要是Clostridium_sensu_stricto和Romboutsia,属于梭菌目Clostridiales,这表明梭菌是参与Fe (Ⅲ)还原的优势菌.

活性巯基在浸矿微生物硫代谢的过程中起着重要的作用,半胱氨酸残基作为蛋白质中活性巯基的提供者,为筛选硫代谢相关蛋白质基因提供了依据.本研究以极端嗜酸热古菌万座嗜酸两面菌A cidianus manzaensis为研究对象,基于其全基因组注释信息,筛选出编码富半胱氨酸残基的潜在硫代谢相关膜蛋白基因,并通过RT-qPCR实验对筛选出来的基因进行表达水平验证,同时利用生物信息学方法对其进一步分析.研究表明,与在亚铁中生长的细胞相比,单质硫培养下的细菌中与能量代谢相关的β-葡糖苷酶,与电子传递相关的ATP合成酶、NADH-辅酶Q氧化还原酶基因均表达上调,说明硫代谢途径可能与能量代谢和电子传递有着重要的联系.此外,还有三个假定蛋白基因表达上调,这三个假定膜蛋白中,ARM75161.1、ARM75436.1中的半胱氨酸都位于保守区域,且均有一个半胱氨酸残基暴露于膜外,而ARM75580.1中的半光氨酸不位于保守区域.其中ARM75436.1具有CXXXC结构域,且该结构域中半胱氨酸残基处于同一个β-折叠中.这些假定蛋白可能参与A.manzaensis中硫代谢途径.

地下深部油藏通常为高温、高压以及高盐的极端环境,含有非常丰富的本源嗜热厌氧微生物,按代谢类群可分为发酵细菌、硫酸盐还原菌、产甲烷古菌和铁还原菌.从油田环境已经分离出90株铁还原微生物,如热袍菌目、热厌氧杆菌目、脱铁杆菌目、δ-变形菌纲脱硫单胞菌目、γ-变形菌纲希瓦氏菌属和广古菌门栖热球菌属等,这些菌株生长温度范围为4-85℃,生长盐度范围为0.1％-10.0％ NaCl,还未见到文献报道油藏铁还原菌的耐压性研究.在油藏环境中存在微生物、矿物和流体(油/水)三者之间的相互作用,油藏中的粘土矿物能够作为微生物生命活动的载体,也能为微生物代谢作用提供电子受体.本文综述了油藏铁还原菌分离和表征的研究进展,简述了油藏铁还原菌的环境适用性,并展望了铁还原菌在提高原油采收率方面的应用前景.

以长武黄土高原农业生态试验站的长期定位试验为平台,通过荧光实时定量PCR(real-time PCR)技术,研究不同施肥制度下的黄土旱塬农田土壤微生物群落丰度,揭示长期不同施肥制度对土壤微生物群落的影响规律.结果表明:单施化肥处理细菌数量较CK裸地增加21％,古菌增加32％;化肥配施有机肥处理细菌数量增加37％,古菌数量增加36％.化肥配施有机肥处理显著增加了土壤细菌和古菌的丰度.30年长期施氮肥处理导致氨氧化细菌(AOB)的增幅达7.13倍,而氨氧化古菌(AOA)的增幅仅为0.2倍.AOB对施肥的响应程度较高,尤其是对氮肥具有较高的敏感性.与单施氮肥和氮肥混施有机肥处理相比,施磷肥处理显著增加了固氮酶铁蛋白和甲烷氧化菌含量,撂荒地的固氮酶铁蛋白、亚硝酸还原酶和甲烷氧化菌含量显著高于耕作土壤.结合土壤基本理化性质的相关性分析结果,pH、全氮和有机碳含量是影响土壤微生物群落丰度的重要因子.总之,长期施肥显著改变了黄土旱塬农田土壤各微生物丰度,不同施肥模式、耕作方式对微生物群落丰度具有显著影响.

从兰州某化工厂石油废水中分离筛选出1株高效降解菲的细菌F-1并对其菌种进行鉴定, 结合紫外分光光度法及气相色谱-质谱联用 (GC-MS) 对菌株生长特性、不同烃类化合物降解特性及菲降解动力学等进行了研究, 利用PCR技术检测了芳香烃代谢相关基因.结果表明, 菌株F-1属于约翰逊不动杆菌 (Acinetobacter johnsonii), 可在终浓度为50～800 mg/L的含菲基础培养基中正常生长.在温度30℃、p H 7.0、盐度0.3％ (质量分数) 、转速180 r/min条件下培养5 d后菲 (终浓度为100 mg/L) 降解率为43.57％, 降解过程符合一级动力学特征.菌株F-1也能利用联苯、萘、蒽、芘为唯一碳源生长.GC-MS分析显示菌株对C10-C28部分直链烷烃具有较强的降解能力.PCR扩增结果表明, 菌株F-1基因组中存在邻苯二酚-1, 2-双加氧酶、苯甲酸盐双加氧酶、铁氧化还原蛋白还原酶、乙醇脱氢酶、二羟酸脱水酶、醛缩酶和氧化还原蛋白基因.研究结果为该菌株应用到含菲废水及多环芳烃污染土壤的处理和深度修复研究提供参考.