产氢细菌Ethanoligenens harbinense YUAN-3基因文库构建及分析

以高效产氢细菌哈尔滨产乙醇杆菌的模式菌株YUAN-3作为出发菌株,提取细菌总DNA,经过Sau3AI的不完全酶切,将2.5～5.0kb的片段连接入用BamHI酶切的pUC19质粒,转化入E.ColiDH5α中,构建菌株YUAN-3的基因组文库,得到克隆数接近9×103个,以最相近的梭菌属已报道的基因组平均大小4.6Mb计算,概括了其99%以上的基因组,达到了建库的理论值.随机挑取200个白色菌落进行测序,经分析得到的结果大多数与已经过全序列分析的产氢细菌的假想蛋白相近,其中有49个与其他菌株功能蛋白相似性超过70%的片段,包括叶酰聚谷氨酸合成酶、DNA拓扑异构酶、乙酰转移酶等,同时获得了7个功能蛋白或基因的完整开放阅读框.     

碱预处理对污泥中抗生素抗性基因丰度的影响

以污水处理厂厌氧污泥为研究对象,采用实时定量PCR技术,比较碱预处理前后污泥中四环素类、β-内酰胺类、磺胺类抗生素抗性基因含量的变化。研究发现,4种四环素类和2种磺胺类抗生素抗性基因含量在碱预处理前后变化不大;经碱预处理后,污泥中β-内酰胺类抗生素抗性基因blaOXA-1含量显著增加,而另一种抗性基因blaTEM含量则明显下降。     

磷酸盐浓度对产氢细菌Ethanoligenens harbinense YUAN-3生长和产气的影响

以产氧发酵细菌YUAN-3(Ethanoligenens harbinense)为研究对象,通过间歇产氢实验,考察磷酸盐的浓度对YUAN-3生长和产气的影响.研究结果表明在磷酸盐浓度小于15mmol/L时,生物量较高,细胞干重大于0.4g/L;整个发酵过程的平均产氢速率和比产氢率在磷酸盐浓度为8mmol/L时达到最大,为5.92mmol/g-干细胞·h和2.86molH2/mol-葡萄糖.     

生物制氢反应系统的启动负荷与乙醇型发酵

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),以糖蜜废水为底物,研究了COD容积负荷对生物制氢反应系统启动过程中形成的乙醇型发酵产氢能力的影响。研究表明,在污泥接种量不小于6.24 gVSS/L、启动负荷为7.0 kgCOD/m3.d、水力停留时间(HRT)为6 h、系统pH、氧化还原电位(ORP)分别在4.0~4.3、-440~-470mV之间等条件下,可在30 d内完成乙醇型发酵菌群的驯化,实现生物制氢反应系统的快速启动。由不同启动负荷(3.0、7.0、10.0 kgCOD/m3.d)条件下形成的乙醇型发酵菌群,在相同的运行条件下其产氢能力存在着差异。当系统容积负荷为30 kgCOD/m3.d时,由启动负荷为7.0 kgCOD/m3.d条件下驯化形成的乙醇型发酵菌群比由启动负荷为3.0 kgCOD/m3.d条件下驯化形成的乙醇型发酵菌群产氢能力高56%。     

封面图片说明

<正>封面图片来自本期论文"基于宏基因组学研究污水生物处理系统微生物暗物质",是利用宏组学分析微生物暗物质群落结构和功能的示意图.自然界中未获得纯培养的微生物被称为"微生物暗物质",基于高通量核酸测序技术的宏基因组学和宏转录组学,以及基于质谱技术的宏蛋白质组学等宏组学技     

基于宏基因组学研究污水生物处理系统微生物暗物质

活性污泥和微生物生物膜是污水生物处理系统的主要菌群存在形式,利用微生物的不同代谢途径可实现水中污染物的转化和降解.微生物群落结构直接影响污染物生物转化速度和末端产物的类型,而全面了解微生物群落结构和功能可为污水生物处理的定向调控提供微生物学依据.由于绝大多数微生物未获得纯培养,因此,揭示生物处理系统中的微生物暗物质成为重要的挑战.核酸测序技术和生物信息学的快速发展推动了环境微生物学和微生物生态研究.近年来,基于高通量核酸测序的宏组学技术为研究未培养微生物和未知基因资源提供了重要工具.宏基因组学和宏转录组学技术可以研究特定环境下未培养微生物的生理功能和代谢,揭示生态条件变化下微生物的环境适应和代谢调控机制.目前,基于宏组学研究微生物暗物质,已经获得了一些突破传统认识的物质循环新机理.本文回顾了核酸测序技术的发展,综述了近年宏基因组学和宏转录组学在污水生物脱氮、强化生物除磷及微生物电化学技术微生物学研究的进展,对多组学在污水处理微生物学研究的前景和面临的主要挑战进行分析.     

农杆菌介导法获得抗病毒病转基因大白菜

为获得抗芜菁花叶病毒病的大白菜植株,用携带TuMV-cp基因的农杆菌R1000和EHA105转化大白菜子叶和下胚轴,PCR、PCR-Southern检测证实TuMV-cp基因已导入并整合到大白菜的基因组中.RT-PCR检测表明TuMV-cp在转录水平上获得了稳定表达.TuMV-cp基因在转基因植株T1代中获得了稳定的遗传.抗病性鉴定结果表明转基因植株T1代较非转基因植株对TuMV的抗性增强,获得了抗病毒病的转基因大白菜植株.     

木质纤维素生物转化氢气技术及前景

根据国内外的研究现状,综述了木质纤维素生物转化为H2的技术原理及研究现状,包括纤维素的生物糖化技术及微生物发酵法制取氢气技术,并介绍了相关的微生物和相关成果,对纤维素生物转化H2存在的问题进行了探讨,对前景进行了展望。     

超声波破碎法提取活性污泥DNA及其DGGE分析

为快速提取活性污泥中的微生物DNA,进一步应用于变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析其群落结构,采用细胞超声波破碎法直接提取反应器活性污泥DNA,以16S rRNA V3区域通用引物进行PCR扩增,随后利用DGGE技术对扩增产物的多样性进行评估.结果表明,超声波破碎法可以快速地提取活性污泥DNA,用超声波破碎法提取到的活性污泥克服了PCR扩增困难的问题.在一定的超声波功率下,超声时间对DNA产率、PCR扩增效率和DGGE分析均有很大影响,实验的最佳超声时间为27 s.DGGE分析表明,用该法提取到的DNA种类较为丰富,多样性较好,种群强度最高能达到0.7 OD,能够进一步应用于群落结构分析.     

利用糖蜜废水产乳酸细菌的分离与鉴定

为获得可利用糖蜜废水产生乳酸的细菌,采用厌氧Hungate培养技术,从糖蜜废水处理生物反应器中获得活性污泥,分离到一株乳酸菌MD-9。对该株细菌进行了形态学特征、生理生化指标、16S rRNA基因序列分析等研究。结果表明与最相近的种属Lactobillus fermnetus的16S rRNA基因序列同源性为99.6%。该株细菌为兼性厌氧杆菌,葡萄糖代谢特征为专性异型发酵,可以利用糖蜜废水产生乳酸。