集胞藻ApcA和CpcA的体内生物重组研究

利用聚合酶链式反应(PCR)克隆出集胞藻Synechocystis sp.PCC 6803变藻蓝蛋白和藻蓝蛋白α亚基的编码基因apcA和cpcA,将脱辅基蛋白ApcA、CpcA分别与裂合酶CpeS1或CpcE/F以及血红素氧化酶HO1、胆绿素还原酶PcyA在大肠杆菌中共同表达。研究表明:通过大肠杆菌体内重组可以获得具有光学活性的重组色素蛋白PCB-ApcA和PCB-CpcA。吸收光谱、荧光光谱以及锌电泳均表明,藻蓝胆素与脱辅基蛋白形成了正确的共价连接。由此可知,利用大肠杆菌进行集胞藻藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白α亚基的体内生物合成是可实现的。同时还对重组色素蛋白的摩尔消光系数和荧光量子产率进行了计算。     

稻草-狐尾藻生态治理模式下狐尾藻的生长适应性研究

为探讨狐尾藻在稻草-狐尾藻生态治理模式下的生长适应性提供理论依据,本试验将狐尾藻扦插于5级养殖废水中,以清水为对照,研究不同时期各级废水中狐尾藻的株高、生物量等生长性状指标和狐尾藻的叶绿素、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)含量的变化情况.结果表明:前期由于稻草的降解,水体污染物浓度增加,狐尾藻产生营养盐胁迫效应,生长受到抑制,随着稻草的降解和稻草-狐尾藻对水体的净化作用,胁迫逐渐减弱,狐尾藻能够更快的适应在污水中生长,因此,稻草覆盖,能够让狐尾藻更好的生长,值得大力应用和推广.     

缺氮对血球藻光系统Ⅱ虾青素变化的影响

血球藻(Haematococcus pluvialis)是一种生活在淡水的单细胞生物,绿藻纲,被认为是理想的天然虾青素生产"工厂"。以代表性血球藻192.80为实验材料,研究缺氮条件下其光系统II(PSII)光化学变化与其次级代谢产物虾青素积累的变化之间的关系。实验结果显示,缺氮条件下,虾青素含量、叶绿素相对含量和细胞密度均显著低于全培养基处理组(P0.05),而虾青素干重比值却显著高于全培养基处理组(P0.05);藻细胞的最大光化学效率(Fv/Fm)下降到初始值85%左右后,在红色孢子中却呈现上升趋势,而rETR呈现先上升后下降的趋势。结果显示了血球藻响应氮胁迫的特殊保护机制。     

电气石对厌氧氨氧化菌驯化与反应器启动的影响

为了研究电气石对厌氧氨氧化菌驯化过程的影响,采用2个平行的连续搅拌式生物反应器,其中一个添加电气石(记为R1),另一个未添加电气石作为空白对照(记为R2).2个反应器均在第23天观察到显著的NH_4~+-N和NO_2~--N同时去除,即表现出厌氧氨氧化活性.添加电气石反应器R2的污泥适应期比对照反应器R1缩短42 d(R2为12 d,R1为54 d),且最高氮负荷达到205.0mg/(L·d),比对照表现出更好的耐负荷冲击能力.此外,电气石可以调控pH和氧化还原电位使其保持在厌氧氨氧化菌适合范围内,为驯化提供稳定环境.厌氧氨氧化活性批式实验显示,添加电气石驯化得到的菌体的SAA最高比对照增加48.8%,微生物胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)检测结果显示,添加电气石反应器R2的多糖、蛋白质和总EPS分别比对照反应器R1增加7.6%、86.7%和43.8%,说明电气石可以促进微生物生长代谢,提高厌氧氨氧化反应活性.粒径与扫描电子显微镜检测说明:电气石并不利于污泥颗粒化,而是大部分污泥与电气石分散生长.谱系分析说明:驯化过程中,微生物组成由接种活性污泥中大量杆菌与丝状菌逐渐演变,筛选出如反硝化菌、亚硝化菌等功能菌种.     

雨生红球藻4-羟基-3-甲基-2-(E)-丁烯基-4-磷酸还原酶基因(HDR)的克隆及表达分析

在缺氮、高光条件下,雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)体由生长状态变为休眠状态,并形成厚壁孢子,同时在细胞内产生大量虾青素。4-羟基-3-甲基-2-(E)-丁烯基-4-磷酸还原酶(HDR)是甲基赤藓糖磷酸(MEP)途径中的最后一个酶,催化4-羟基-3-甲基-(2E)-丁烯基-4-磷酸生成异戊烯基焦磷酸(IPP),而IPP合成途径是叶绿素和类胡萝卜素合成的上游途径。本研究根据雨生红球藻的转录组中获得的HDR基因的部分序列设计引物,通过RACE的方法获得雨生红球藻的HDR基因全长序列,命名为HpHDR。生物信息学分析结果表明:HpHDR长1 421bp,编码434个氨基酸,属于LYTB蛋白质家族,其氨基酸的相似性与其它绿藻植物超过90%。通过实时定量RT-PCR方法分析了在缺氮、高光及高光缺氮胁迫条件下雨生红球藻中HDR基因表达调控模式,结果显示:在3种诱导条件下,HDR基因均存在转录上调,但是表达模式不同。在缺氮(-N)条件下,HDR基因在22d表达量最大,为正常条件下的18.0倍;在高光(HL)条件下,HDR基因在第7d的最大表达量为正常条件下的22.3倍;在高光-缺氮(HL-N)条件下,HDR基因在第2d达到最大表达量,为正常条件下的54.4倍。研究结果表明HDR基因的表达量与雨生红球藻在缺氮、高光、高光缺氮条件下色素合成量之间存在正相关性。     

不同培养基培养的亚心形扁藻直接光照产氢

培养阶段的藻不经浓缩直接用于产氢可显著降低光生物制氢的成本,考察了亚心形扁藻在4种培养基(康维方培养基、海洋三号培养基、TAP培养基和本实验室的优化培养基)中生长动力学及暗诱导24 h后,在15μmol/L解偶联剂CCCP(羰基氰化物间氯苯腙)作用下直接光照产氢过程.结果表明优化培养基培养效果最好,12 d细胞密度倍增10倍,比生长速率为0.192 d-1.康维方培养基培养的藻细胞直接产氢效果最好,细胞密度为3×106 cells/mL的500 mL藻液,连续光照24 h产氢量达4.2 mL.营养盐及产氢工艺条件的优化对实现亚心形扁藻高密度培养直接光照产氢有重要影响.     

高盐度废水处理中优势耐盐菌鉴定与生长特性研究

以海水比例为50%的模拟水产品加工废水为研究对象,从A/O工艺培养驯化出的耐盐活性污泥中分离出4株优势耐盐菌,并对其形态、生理生化特征和16sRNA序列同源性进行分析,试验结果表明：nyj1和nyj3同为Bacillus,nyj2为Arthrobacter,nyj4为Alcaligenes.在温度为30℃,pH为7.5的试验条件下,4株细菌在海水比例为30%和50%时的比生长速率和世代时间差距很小,在70%海水比例下生长相对缓慢,比生长速率最小,世代时间最长.这一结论对指导高盐度废水处理工程实践具有重要理论意义.     

反硝化聚磷菌的培养驯化及其FISH鉴定

在SBR反应器中,采用厌氧-缺氧一段式驯化方式成功地培养驯化出反硝化聚磷菌,并表现出良好的除磷脱氮效果.通过FISH技术对不同培养驯化时期的反硝化聚磷活性污泥进行鉴定,结果表明在以NO-3-N为电子受体驯化反硝化聚磷菌的过程中,Rhodocclus sp.及其相关菌种逐渐成为优势菌种,占据了较大的比例,而几乎检测不到Pseudomonas sp..     

光照强度对伪鱼腥藻生长及光合活性的影响

为研究光照强度对一种常见淡水水华蓝藻伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)生长及光合活性的影响,根据自然界光照强度范围,设计5个光照强度梯度,采用实验室纯培养方法,开展为期16 d的实验研究.实验过程中对伪鱼腥藻的生物量水平、叶绿素荧光参数和关键色素比例进行跟踪监测,结果发现,在500～2 500 lx,伪鱼腥藻的最适生长光照强度为1 500 lx,其比增长速率从高到低排列为1 500 lx,1 000 lx,2 000 lx,2 500 lx,500 lx.伪鱼腥藻的光合活性受光照强度影响显著,培养一段时间后,伪鱼腥藻的光合速率和光能利用效率与光照强度显著负相关,第11天相关系数分别为-0.939(P0.05)和-0.978(P0.01),半饱和光强与光照强度显著正相关,第11天相关系数为0.976(P0.01).伪鱼腥藻属于低光照强度耐受型蓝藻,且具备自身调节机制应对光照不足或光照过强,易于在光照不足或光强波动较大的水体中占据优势,其暴发相对不易受水深和光强的限制,不宜采用垂向扰动或遮光的抑藻措施对其进行控制.上述发现为地表水体中伪鱼腥藻的预测和控制提供了理论基础.     

氮源水平对微藻深度脱氮除磷耦合生物大分子累积的影响及其细胞响应

比较普通小球藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻在不同氮水平下的生长状况和污水深度脱氮除磷效能，并从生物大分子累积角度解析氮源水平对微藻脱氮除磷的影响机制，为实现污水深度脱氮除磷同时收获微藻生产能源以缓解能源危机提供理论依据。结果表明：硝氮为唯一氮源时，微藻生长状况和脱氮除磷效能明显优于以氨氮为唯一氮源的试验组，叶绿素a含量也高于氨氮组；各试验组中硝氮浓度越高，藻细胞数量越多，且小球藻细胞增长量明显高于斜生栅藻；7天内硝氮浓度≤8 mg/L时氮的去除率均能达到98%以上，但氮浓度低的试验组中叶绿素a含量低，这是因为氮是叶绿素合成的重要元素。微藻通过调节细胞内大分子物质含量来适应不同的生存环境，在营养受限制的条件下会消耗自身物质以满足生命活动的需要，氮限制条件会引起细胞内脂质积累，证实了氮源水平控制微藻污水深度脱氮除磷耦合生物大分子累积的可行性。     

丝状藻响应温度变化的生长及功能特性

针对近年来丝状蓝藻水华的频繁暴发问题,研究了3种常见丝状藻生长对温度的响应以及生长与功能特性间的关系。结果表明：温度由15℃增加至30℃,拟柱孢藻比生长速率由0.28 d^-1增加为0.70 d^-1,光合活性（F_v/F_m）在0.40~0.61范围内波动,单位藻细胞溶解性总氮（DTN）和溶解性反应磷（SRP）消耗量也分别增加了6.36 mg-DTN/mg-Chl.a、0.15 mg-SRP/mg-Chl.a;伪鱼腥藻比生长速率从0.12 d^-1到0.60 d^-1,F_v/F_m在15℃时达到最低,为0.12,单位藻细胞氮磷消耗量也分别增加了21.72 mg-DTN/mg-Chl.a、1.71 mg-SRP/mg-Chl.a;水华束丝藻比生长速率从0.20 d^-1到0.44 d^-1,F_v/F_m受影响较小,单位藻细胞氮磷消耗量也分别增加了12.29 mg-DTN/mg-Chl.a、0.83 mg-SRP/mg-Chl.a。温度升高都会促进3种丝状藻生长,拟柱孢藻易在大于30℃高温下形成优势;伪鱼腥藻温度适应范围广,但温度低于15℃会抑制伪鱼腥藻生长;水华束丝藻最佳生长温度为25℃,并可在15℃时取得优势,耐低温能力较强。另外,丝状藻可通过权衡藻细胞生理特性以维持不同温度下的生长优势。     

产油微藻的筛选及其产油能力的评价

产油微藻是极具潜力的生产生物柴油的原料.为了筛选出具有产油能力的微藻,从吉林市水样中分离出5株微藻,根据形态特点进行初步鉴定,并对它们的生长特性和产油性能进行比较.结果表明从污水处理装置中得到的藻株具有较好的产油能力,藻株Sq2和C02在自养条件下油脂产率分别为13.4mg/L·d和12.1 mg/L·d.     

三种克隆植物在黑臭水体营养盐胁迫下的形态响应

为研究水生克隆植物在营养盐胁迫下的响应行为,本试验在黑臭河道现场水培三种克隆植物梭鱼草、睡莲和轮叶狐尾藻,测试了其生长期间株高、茎径、叶面积、分株数、间隔子长度等形态学指标。结果发现:在黑臭水体中,水生克隆植物的形态学特征受氮的影响显著,与氨氮浓度显著负相关,硝氮浓度显著正相关;根茎型水生克隆植物的的株高、茎径、叶面积、克隆存活数以及间隔子长度均显著变化,具有更好的抗逆性和适应性。     

固定化硝化菌在养鱼废水处理中的应用

为研究海水养殖系统中关键性的硝化过程,在60L的水族缸富集驯化海洋硝化细菌,并通过固定化对海水循环养殖系统的废水进行生物脱氮.模拟养殖水体环境条件,通过不断提高氨氮质量浓度对海洋硝化细菌直接进行富集驯化,46d后,氨氧化速率和亚硝酸氧化速率均在8mg/(L·d)以上.以聚乙烯醇(PVA)大球、小球及颗粒活性炭为载体,对驯化好的硝化细菌进行15d的吸附挂膜,采取固定床生物反应器连续运行,进行养殖废水的生物脱氮试验.停留时间为1h,进水氨氮质量浓度小于0.6mg/L时,氨氮降解效率可达100%.进水氨氮质量浓度为0.5mg/L,停留时间在10～90min时,最佳停留时间的测定结果表明:活性炭柱、PVA小球柱、PVA大球柱最佳停留时间分别为15min、18min和22min左右,此时氨氮去除速率依次为70g/(m3·d)、58g/(m3·d)和48g/(m3·d).该研究成果有利于封闭式循环水养殖系统的发展.     

莱茵衣藻响应缺硫的环状RNA的预测与鉴定

环状核糖核酸(circular ribonucleic acid,circular RNA或circRNA)是一类无5'帽子结构及3'poly A尾,以共价键连接形成闭合环形结构的非编码RNA分子,通过转录后调控的方式参与动植物细胞的众多代谢途径.莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii,C. reinhardtii)是一种重要的真核单细胞模式微藻,为探究其是否存在环状RNA,本研究通过RNA-Seq高通量测序分析正常与缺硫培养的C. reinhardtii RNA组学数据,首次预测获得218条环状RNA序列,通过对比缺硫处理前后莱茵衣藻环状RNA序列,获得8条差异表达的环状RNA序列(其中,5条为表达上调、3条为表达下调).本研究首次对单细胞真核微藻莱茵衣藻进行环状RNA的生物信息学预测,确认莱茵衣藻环状RNA响应缺硫胁迫,为下一步揭示莱茵衣藻环状RNA参与响应莱茵衣藻缺硫的作用机制奠定基础.     

转基因聚球藻PCC7942及其野生藻的培养条件优化

通过考察培养温度、光照强度、培养基初始pH和碳、氮源浓度等单因子对转人源胸腺肽α1基因聚球藻PCC7942及其野生藻生长的影响,对其中NaHCO3浓度、KNO3浓度和初始pH进行三因素三水平的正交试验,获得以BG-11为基础的培养基成分的最佳组合及最适培养条件.实验结果表明,转化藻于28 ℃,光照强度1 500 Lx,往复式光照摇床转速75 r/min,初始pH=9.0,NaH-CO330 mg/L,KNO31.7 g/L(其他同BG-11培养基)培养;野生藻于28℃,光照强度2 000 Lx,往复式光照摇床转速75 r/min,初始pH=9.0,NaHCO340 mg/L,KNO32.2 g/L(其他同BG-11培养基)培养,藻细胞生物量均得到有效地提高,其比增殖速率分别达0.375 d-1和0.382 d-1,比优化前分别增加106%和99%,这为微藻的进一步高密度放大培养提供依据.     

好氧同时硝化—反硝化脱氮微生的的混合培养

筛选和分离得到的多株脱氮微生物，能在完全好氧条件下将氨氮转化为NO2^-，随即在好氧反硝化菌的作用下还原为N2排放，整个生物脱氮过程历时较短，30h内对200mg/L的氨氮去除率达99%，而且无中间产物NO2^-的积累，混合脱氮微生物菌群生长的适宜PH范围为7-10，探索实现混合脱氮微生物菌群密度培养的PH；发酵前期补酸控制PH≤8，发酵中后期不控制PH值，可缩短菌体的生长周期，提高菌体的氨氮降解速率，细胞质量浓度达3.9g/L，比自然PH条件下提高了62.5%。     

采油微生物对地层注水的影响

提高注水效果是很多高含水油田亟待解决的问题.生长、代谢在水中的微生物通过降低水的pH值、生物酸的生成等使水的酸性增强,并增强注水效果.微生物产生的生物聚合物,可增加水相粘度,从而提高波及系数和降低水油比.生长繁殖的菌体和代谢物与重金属形成的沉淀物也形成物理堵塞,起调剖作用,可进行选择性封堵以改变水的流向.细菌进入水驱油层并在油层孔隙的孔喉处产生聚合物,对含水层的孔隙进行有效的封堵,还有助于减少注水量.     

红麻微生物脱胶菌种的选育

从红麻生产地土壤与沤麻废水中 ,分离出多株产果胶酶的菌株。经筛选 ,复筛获得了 5株厌氧细菌 ;并选其中在果胶平板上生长速度快、透明圈大、脱胶效果好的一株DQ1,作为生物脱胶的目的菌。初步鉴定为厌氧芽孢杆菌。找到了最适培养条件 :最适氮源为复合有机氮 ,用量 1.5 %最适碳源为果胶 ,用量 0 .4%最适温度 30～ 35℃ ,pH 7.0～ 7.5 ,接种量 3 % ,培养时间 2 0h .用于红麻脱胶实验 ,比对照天然水沤麻脱胶 ,周期可缩短 30 %左右 .红麻纤维柔软度、断裂强力、及线密度等均有着明显改善和提高     

一氧化氮和铜对海洋微藻生长的影响

为研究一氧化氮(NO)与金属铜对海洋微藻生长的影响,选用中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和裸甲藻(Gymnodinium sp.)进行了不同NO和Cu浓度、不同添加方式的室内培养实验,初步探讨了它们的作用机制.结果表明:一次性或每天两次加入不同浓度NO(10-5~10-10mol/L),对微藻的生长表现出不同程度的促进或抑制作用,呈"两面性".一次性加入1.4、0.001 4μmol/L NO或每天两次加入0.001 4μmol/L NO,对处于正常生长或铜胁迫下微藻的生长都有促进作用,表现出NO能"抵御"铜对微藻生长的抑制作用.NO对微藻的生长具有重要的调控作用,这可能与NO所具有的抗氧化作用有关.