微塑料降解菌群的筛选与性能研究

为探究微塑料降解菌群的降解性能及其对农作物种子发芽的影响,利用五点采样法于2020年9月采集北京市农林科学院长期覆膜样地土壤,通过富集培养法筛选获得一组微塑料降解菌群,命名为ZH-5,通过高通量测序技术和Biolog-Eco微平板法分析了ZH-5的组成多样性及生长特性,通过失重法、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱评估了ZH-5对微塑料的降解潜力,通过种子萌发试验探究了ZH-5对作物种子的毒性效应。结果表明：从土壤样品中筛选出的降解菌群主要由9门组成,包括94属,优势门中变形菌门（Proteobacteria）占比60.34%、放线菌门（Actinobacteriota）占比16.86%;主要菌属中新生螺旋菌（Noviherbaspirillum sp.）占29.81%、嗜氨菌（Ammoniphilus sp.）占16.28%、假单胞菌（Pseudomonas sp.）占11.76%。培养60 d后,ZH-5对聚乙烯的降解率达2.86%,对作物种子具有显著促生作用,与P0处理（未接菌液）相比,P1处理（接种稀释100倍菌液）对黄瓜、萝卜、甜瓜和香瓜根长的促生率分别为31.38%、108.13%、57.59%和223.03%。研究表明,ZH-5具有降解聚乙烯微塑料的潜力,在减轻微塑料对环境污染等方面具有一定的研究     

温度及碳源对纤维素分解菌群分解活性与稳定性的影响

为探索秸秆纤维素分解菌群筛选过程中,温度及碱处理小麦秸秆对菌群纤维素分解活性及菌群结构的影响,利用高温秸秆堆肥为筛选菌源,以碱处理小麦秸秆和未经碱处理小麦秸秆为碳源,分别在50和60℃条件下进行限制性筛选,最终获得18组具有纤维素分解活性的菌群。选择其中4组代表性菌群进行连续继代培养,监测相关性质,并利用PCR-DGGE技术结合主成分分析(PCA)方法对菌群结构进行分析。结果表明,从高温堆肥环境筛选秸秆纤维素分解菌群,培养温度及秸秆碳源均影响菌群的筛选效果。以碱处理小麦秸秆为碳源的菌群在分解秸秆过程中能够保持较好的菌群结构稳定性;60℃的温度条件和碱处理小麦秸秆的碳源条件更有利于获得高活性的纤维素分解菌群,并在此条件下成功筛选到菌群WDC2。该菌群分解碱处理小麦秸秆的纤维素内切酶活性(CMCase)达到1.01 U/mL,分解率最高为60.8%。     

微生物菌剂对设施辣椒秸秆原位堆肥土壤理化性质及细菌群落的影响

为明确微生物菌剂对设施废弃秸秆参与原位堆肥的影响,以辣椒秸秆为研究对象,利用实验室常规化学分析方法,测定堆肥理化性质,并通过 16 s rDNA 高通量测序技术分析堆肥过程细菌群落。结果表明:外源微生物菌剂可显著提高堆肥期间土壤温度,提高电导率值,促进总氮的固定,有效减少堆肥中期氮素损失。不同发酵时期细菌优势菌种不同,变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)是辣椒秸秆原位堆肥过程在门水平优势细菌。克雷伯氏菌属(Klebsiella),芽孢杆菌属(Bacillus),不动杆菌属(Acinetobacter)和假单孢菌属(Pseudomonas)是属水平优势细菌。微生物菌剂对细菌群落结构的影响主要体现在堆肥升温期和降温期。添加300 kg/hm²微生物菌剂处理堆肥最高温度比对照提高1.95 ℃,和堆肥前相比,电导率提高了1.37 ms/cm,总氮提高了24.1%,优势菌群变形菌和厚壁门在所有组内变化最显著。综上,300 kg/hm²微生物菌剂为辣椒秸秆原位堆肥最适添加量,研究结果为茄果类秸秆还田堆肥技术提供依据。     

稻麦轮作体系长期秸秆还田对土壤真菌群落结构及秸秆降解潜力的影响

还田秸秆腐解不及时极大程度地影响了下茬作物生长,但长期秸秆还田是否能富集秸秆腐解微生物从而促进秸秆进一步降解尚未系统阐明。本研究依托江苏省典型稻麦轮作种植区的长期秸秆还田试验（10 a）,研究了秸秆还田对土壤化学性质的影响,并利用扩增子高通量测序技术分析了秸秆还田土壤的真菌群落组成,最后通过秸秆埋盆试验测定了土壤微生物群落对小麦秸秆的降解潜力。结果表明：与未还田土壤相比,秸秆还田显著降低了土壤pH而提高了电导率,同时土壤可溶性有机碳、总磷和总碳含量分别提高了23%、24%和2%。此外,秸秆还田明显改变了土壤真菌群落组成,秸秆还田土壤中真菌群落多样性降低,优势菌子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度提高了25%,Schizothecium、Sarocladium、Gibberella、Rhizophlyctis、Cryptococcus、Lindtneria和Myrothecium等潜在秸秆降解真菌属的相对丰度显著提高,增幅为2.5~132.3倍。秸秆还田土壤对小麦秸秆的腐解效率高于对照土壤,增幅达37%,冗余分析表明这一结果与秸秆还田对潜在秸秆降解真菌类群的富集作用有关。上述研究结果表明稻麦轮作体系下长期秸秆还田可通过提高潜在秸秆降解真菌类群丰度促进秸秆降解。     

玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20的菌种组成及降解稳定性

【目的】探索不同温度及pH条件对玉米秸秆低温高效降解复合菌系的玉米秸秆分解稳定性及菌群结构稳定性的影响,完善菌系培养方法,促进其应用开发利用。【方法】以低温高效降解复合菌系GF-20为研究对象,在10℃条件下连续继代培养45代、不同温度和pH条件下连续继代培养15代,分别获得多组不同代数（F）、不同温度（T）和pH（P）条件下的菌系。测定各复合菌系发酵液pH、玉米秸秆降解率及纤维素酶活,评价复合菌系的玉米秸秆分解稳定性;利用PCR-DGGE技术结合主成分分析法对菌群组成结构的稳定性进行研究。【结果】在10℃条件下经连续继代培养40代和在温度4-30℃、pH 6.0-9.0条件下继代培养获得的不同复合菌系发酵液pH均随发酵时间的延长趋近中性;玉米秸秆降解率在27.59%-32.53%,除F40显著高于F5外,其余无显著差异;纤维素酶活性呈高代菌系大于低代菌系,温度4-10℃和pH 6.0-9.0条件下,对复合菌系产酶有促进作用,纤维素酶活为1.34-1.84 IU·mL^-1;复合菌系的纤维素酶在较低的温度和较宽的pH范围内具有良好的温度和pH稳定性,酶促反应温度15-30℃和pH 4.0-9.0内仍保持80%以上的纤维素酶活力;复合菌系F5-F45、T4-T30和P6.0-P9.0的DGGE条带差异不显著,表明菌系的菌种组成稳定;而在偏酸（pH=4、5）和偏碱性（pH=10）条件下继代培养,复合菌系秸秆降解率和纤维素酶活均显著降低,菌种组成发生变化,进而影响性质与功能稳定性。PCR-DGGE共检测到18个条带,其中关键菌株分别为Bacillus licheniformis、Azonexus hydrophilusd、Azospira oryzae、Arobacter cloacae、Cellvibrio mixtus、Bacillus tequilensis、Clostridium populeti subsp. Mixtus和Clostridium xylanolyticum。【结论】复合菌系GF-20在温度4-30℃、pH 6.0-9.0条件下经过多代继代培养,仍然保持了较高的玉米秸秆分解活性和菌种组成稳定性,具有良好的应用前景。     

降解玉米秸秆纤维素复合菌的选育及其酶活研究

[目的]提高玉米秸秆纤维素的降解率.[方法]从腐烂的秸秆、森林土及羊瘤胃液等富含纤维素分解菌的样品中筛选出降解纤维素的菌株.样品以玉米秸秆为碳源富集培养后,采用刚果红纤维素琼脂平板法初步筛选纤维素降解菌,再以CMCase(羧甲基纤维素酶)酶活性为指标进行复筛,对复筛获得的高效菌株进行组合培养,筛选出高效组合菌群,进行菌株鉴定.[结果]筛选获得了3株活性较高的纤维素分解菌,通过形态及16S rDNA序列分析对其进行种属鉴定N05、N13为枯草芽孢杆菌,N21为黑曲霉;并对其进行组合培养,得到1个较好组合NSS,其CMC酶活性为6.07 U/mL,比单菌株有一定程度提高.[结论]混合菌群的酶活优于单一菌株.     

玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20的菌种组成及降解稳定性研究

【目的】探索不同温度及p H条件对玉米秸秆低温高效降解复合菌系的玉米秸秆分解稳定性及菌群结构稳定性的影响,完善菌系培养方法,促进其应用开发利用。【方法】以低温高效降解复合菌系GF-20为研究对象,在10℃条件下连续继代培养45代、不同温度和p H条件下连续继代培养15代,分别获得多组不同代数(F)、不同温度(T)和p H(P)条件下的菌系。测定各复合菌系发酵液p H、玉米秸秆降解率及纤维素酶活,评价复合菌系的玉米秸秆分解稳定性;利用PCR-DGGE技术结合主成分分析法对菌群组成结构的稳定性进行研究。【结果】在10℃条件下经连续继代培养40代和在温度4—30℃、p H 6.0—9.0条件下继代培养获得的不同复合菌系发酵液p H均随发酵时间的延长趋近中性;玉米秸秆降解率在27.59%—32.53%,除F40显著高于F5外,其余无显著差异;纤维素酶活性呈高代菌系大于低代菌系,温度4—10℃和p H 6.0—9.0条件下,对复合菌系产酶有促进作用,纤维素酶活为1.34—1.84 IU·m L~(-1);复合菌系的纤维素酶在较低的温度和较宽的p H范围内具有良好的温度和p H稳定性,酶促反应温度15—30℃和p H 4.0—9.0内仍保持80%以上的纤维素酶活力;复合菌系F5—F45、T4—T30和P6.0—P9.0的DGGE条带差异不显著,表明菌系的菌种组成稳定;而在偏酸(p H=4、5)和偏碱性(p H=10)条件下继代培养,复合菌系秸秆降解率和纤维素酶活均显著降低,菌种组成发生变化,进而影响性质与功能稳定性。PCR-DGGE共检测到18个条带,其中关键菌株分别为Bacillus licheniformis、Azonexus hydrophilusd、Azospira oryzae、Arobacter cloacae、Cellvibrio mixtus subsp.Mixtus、Bacillus tequilensis、Clostridium populeti和Clostridium xylanolyticum。【结论】复合菌系GF-20在温度4—30℃、p H 6.0—9.0条件下经过多代继代培养,仍然保持了较高的玉米秸秆分解活性和菌种组成稳定性,具有良好的应用前景。     

施用不同有机物料对砂质土壤玉米成熟期根际细菌群落变化的影响

为探究有机物料还田后土壤理化性质对细菌群落变化的影响,在华北平原砂质土壤玉米成熟期分别以秸秆还田(ST)和单施化肥(CF)为主、副对照,设置猪粪(PM)、沼渣(BR)和秸秆生物炭(BC)3 种有机物料还田处理,利用Illumina高通量测序技术分析根际土壤细菌群落结构。结果表明:1)玉米成熟期根际土壤细菌群落丰富度的2个指标(Chao 1和ACE)由高到低均为:PM>BR>ST>BC>CF,但沼渣和生物炭处理的土壤细菌群落多样性(Shannon)均显著高于猪粪处理。2)沼渣、生物炭和对照组(秸秆和化肥处理)的土壤细菌优势菌门均为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),优势菌门的累计丰度为71.53%~80.31%;而猪粪处理的土壤细菌优势菌门以厚壁菌门(Firmicutes)为首,其余依次为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门,优势菌门的累计丰度为85.61%。3)土壤有效磷是影响土壤细菌群落结构变化的主效环境因子(P<0.05),与厚壁菌门的梭菌属(Clostridium)和土孢杆菌属(Terrisporobacter)的相对丰度均呈显著正相关,其中猪粪处理的土壤有效磷含量显著高于其他处理;生物炭处理显著增加土壤pH和有机质含量,沼渣处理增加土壤水分含量但不显著,生物炭和沼渣处理显著上调放线菌门相关菌属的相对丰度。综上,猪粪处理虽然显著提高土壤细菌群落的丰富度,但是导致菌落的多样性显著下降,生物炭处理则与之相反;沼渣处理也显著提高土壤细菌群落的丰富度和多样性。综上,合理施用沼渣还田可作为改良华北平原砂质瘠薄型农田的首选方式。     

微生物强化对石油污染土壤的修复特性研究

通过实验室模拟修复研究了接种量为10³~10⁸ cfu·g^-1的降解菌群在土壤中生长的湿度条件和存活状况、对土著菌群的影响作用以及对石油烃的去除效果。结果表明，从石油污染土壤中筛选出的石油烃降解菌群主要由变形菌门（Proteobacteria，99.75%）-γ-变形菌纲（Gamma-proteobacteria，99.49%）-假单胞菌目（Pseudomonadales，99.36%）-莫拉氏菌科（Moraxellaceae，87.33%）-不动杆菌属（Acinetobacter，87.32%）和假单胞菌科（Pseudomonadaceae，12.04%）-假单胞菌属（Pseudomonas，12.00%）组成。利用筛选的降解菌群在土壤湿度为5.4%、接种量为10⁸ cfu·g^-1土的条件下对污染土壤修复60 d，石油烃去除率为10.61%；在土壤湿度为15.0%、接种量为10⁷ cfu·g^-1土时对石油烃去除率为18.67%。在5.4%和15.0%湿度下接种7 d，土壤中变形菌门相对丰度由28.22%增加至57.98%~66.35%，不动杆菌属相对丰度由0.04%增加至25.86%~30.25%，假单胞菌属由初始时的0.26%增加至5.03%~30.87%，说明在不同湿度条件下，接种的降解菌均能迅速生长为土壤中的优势菌；接种60 d时，其仍保持存活状态。研究表明，降解菌群的接种改变了土壤菌群结构，使土壤菌群的alpha多样性明显降低。土壤污染物的去除不仅依靠某种优势菌的特定降解功能，还需要土壤菌群的协同代谢作用。     

犏牛、黄牛和娟姗牛瘤胃菌群结构比较及功能预测研究

【目的】分析犏牛、黄牛和娟姗牛瘤胃微生物多样性的差异,并对菌群功能进行预测。【方法】选取甘南藏族自治州合作市同一牧场放养的生理状态正常、年龄相近（1.5岁左右）的犏牛、黄牛和娟姗牛各6头,抽取瘤胃液于冻存管,放入液氮保存。基于16S rRNA测序技术,对供试牛瘤胃液样本基因组DNA进行V3~V4区扩增及测序,对所得序列处理后进行OTU聚类分析和物种分类,并利用Tax4Fun对菌落的16S rRNA基因序列进行KEGG功能注释。【结果】Alpha多样性分析显示,犏牛瘤胃微生物多样性和丰富度显著高于黄牛和娟姗牛（P＜0.05）。门分类水平上,犏牛瘤胃液中厚壁菌门、脱硫杆菌门、疣微菌门、髌骨细菌门和纤维菌门显著高于黄牛（P＜0.05）,脱硫杆菌门和疣微菌门显著高于娟姗牛（P＜0.05）。属分类水平上的差异主要表现在厚壁菌门与拟杆菌门所属的各菌群中,犏牛瘤胃液中普雷沃菌属、瘤胃球菌属和解琥珀酸菌属丰度显著低于黄牛（P＜0.05）;理研菌科_RC9菌群丰度显著高于黄牛（P＜0.05）;犏牛和娟姗牛瘤胃中克里斯氏菌科_R-7菌群、瘤胃菌科_NK4A214菌群、g_norank_f_UCG-011和未分类毛螺菌科显著高于黄牛（P＜0.05）。瘤胃菌群功能预测发现,犏牛富集在碳水化合物代谢、核苷酸代谢和翻译二级通路上的功能丰度显著高于黄牛（P＜0.05）,但与娟姗牛差异不显著（P＞0.05）;黄牛二级通路中辅助因子和维生素的代谢功能丰度显著高于犏牛和娟姗牛（P＜0.05）。【结论】犏牛和黄牛间瘤胃菌群组成差异较大,娟姗牛菌群组成介于犏牛和黄牛之间;犏牛瘤胃菌群发酵最具优势,可能为其适应高原地区严酷的生存环境发挥了重要作用。     

基于宏基因组方法分析养猪发酵床微生物组季节性变化

为揭示夏季和冬季微生物发酵床的细菌群落结构,明确季节性温度下发酵床垫料细菌群落的变化,探究发酵床有机物降解菌的多样性,基于宏基因组方法分析发酵床微生物组季节性变化。提取垫料宏基因组DNA,扩增原核生物16S r DNA基因V3-V4区,采用Illumina进行高通量测序;构建热图,分析两个季节微生物的演替;RDA(冗余分析)法研究垫料菌群与季节性温度之间关系;通过PICRUSt比较了两个季节细菌的代谢水平。测序共获得762 923条序列,包括34门、70纲、260科、1843类OTUs。夏季和冬季的细菌群落结构不同,前者有更为丰富的细菌类群。两个季节的微生物发酵床优势菌为拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和放线菌门。在门水平,夏季样本中的放线菌门和异常球菌-栖热菌门的含量高于冬季样本;后者的拟杆菌门和变形菌门含量高于前者。夏季有机物降解菌主要为特吕珀菌属和漠河菌属,冬季主要为假单胞菌属和硫假单胞菌,分别适应高温和低温环境。PICRUSt分析显示夏季发酵床中细菌代谢碳水化合物、脂类和氨基酸代谢基因数目高于冬季。研究表明,温度是影响微生物发酵床细菌群落的重要因素,夏季微生物发酵床细菌群落具有更高的丰富度和多样性,代谢水平也高于冬季垫料。     

应用DGGE分析秸秆日粮对奶牛瘤胃细菌群落的影响

【目的】通过与苜蓿日粮比较,揭示秸秆日粮模式下瘤胃固液相细菌群落的独特结构。【方法】选择12头健康且体重相似的装有永久瘤胃瘘管的中国荷斯坦奶牛,分别饲喂以玉米秸秆（CS）和苜蓿、羊草、青贮玉米三者混合物（MF）为粗饲料组成的日粮,正饲期第13周连续3 d分12个时间点采集瘤胃固、液相内容物样品。提取微生物DNA后,利用PCR结合变性梯度凝胶电泳技术（DGGE）分析细菌群落结构,并进行聚类分析及差异条带的测序分析。【结果】与MF组相比,CS组奶牛瘤胃固、液相细菌DGGE图谱条带的数目和光密度均有一定差异,两处理组都各有一些稍显优势的条带,CS组优势条带要少于MF组。与MF组相比,CS组液相细菌的香浓多样性指数无差异（P＞0.05）,固相细菌香浓多样性指数显著降低（P＜0.01）;通过对差异条带进行测序,发现与MF组相比,CS组中瘤胃细菌Prevotella sp.、Acetivibrio ethanolgignens和Clostridium sp.减少,并且大量来源于Bacteroidetes、Firmicutes、Tenericutes和Proteobacteria等菌门的未培养细菌有所变化。【结论】秸秆日粮条件下奶牛瘤胃存在独特的细菌群落结构,细菌多样性较低。     

玉米秸秆还田量对砂姜黑土酶活性、微生物生物量及细菌群落的影响

为探讨砂姜黑土区秸秆还田量对土壤生物学特性的影响，以小麦-玉米轮作为研究对象，通过2年的大田试验，分析了0、1/3、2/3和100%玉米秸秆还田量处理（CK、S3、S6和S9）土壤酶活性、微生物生物量及细菌群落变化的特征。结果表明：与CK处理相比，S6和S9处理显著提高了土壤有机碳（12.9%和14.4%）、碱解氮（21.4%和25.6%）、有效磷（17.9%和20.5%）和速效钾含量（25.9%和29.8%）。秸秆还田处理下土壤脲酶、纤维素酶活性和微生物生物量碳含量显著增加，增幅分别为22.5%~44.6%、23.9%~52.1%和16.6%~46.7%，且S6和S9处理较CK处理显著提高了木聚糖酶活性（32.7%和21.2%）和微生物生物量氮含量（53.5%和54.4%）。与CK处理相比，S6和S9处理细菌群落多样性显著增加，而S3处理则无显著变化。放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门为优势细菌门，其中酸杆菌门相对丰度在秸秆还田处理下显著降低了2.6~4.7个百分点，而变形菌门相对丰度在S6和S9处理下显著增加了3.8、4.9个百分点；热酸菌属、布氏杆菌属和芽孢杆菌属为优势细菌属，其中芽孢杆菌属相对丰度在秸秆还田处理下显著增加了1.2~2.9个百分点，而布氏杆菌属相对丰度在S6和S9处理下显著降低了1.4、1.8个百分点。冗余分析结果表明，有机碳、微生物生物量碳和脲酶是影响细菌群落组成的关键因子。综上，在砂姜黑土区，2/3（6 000 kg·hm^-2）和100%玉米秸秆还田量（9 000 kg·hm^-2）均能够改善土壤养分状况及生物学特性，可根据当地情况选择适宜用量。     

Screening of a Composite Microbial System and Its Characteristics of Wheal Straw Deqradation

To accelerate the decomposition of wheat straw directly returned to soil,we constructed a microbial system (ADS-3) from agricultural soil containing rotting straw residues using a 40-wk limited cultivation.To assess its potential use for accelerating straw decomposing,the decomposing characteristics and the microbial composition of ADS-3 were analyzed.The results indicated that it could degrade wheat straw and filter paper by 63.8 and 80％,respectively,during 15 d of incubation.Straw hemicellulose degraded dramatically 51.2％ during the first 3 d,decreasing up to 73.7％ by the end of incubation.Cellulose showed sustained degradation reaching 53.3％ in 15 d.Peak values of xylanase and cellulase activities appeared at 3 and 11 d,with 1.32 and 0.15 U mL-1,respectively.Estimated pH averaged 6.4-7.6 during the degradation process,which approximated acidity and alkalinity of normal soils.The microbial composition of ADS-3 was stable based on denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis.By using bacterial 16S rRNA and fungal 26S rRNA gene clone library analysis,20 bacterial clones and 7 fungal clones were detected.Closest identified relatives of bacteria represented by Bacillus fusiformis,Cytophaga sp.,uncultured Clostridiales bacterium,Ruminobacillus xylanolyticum,Clostridium hydroxybenzoicum,and uncultured proteobacterium and the fungi were mainly identified as related to Pichia sp.and uncultured fungus.     

原位和异位发酵床控制生猪养殖废弃物污染对比

为了对比原位和异位发酵床应用方式和削减污染物能力的差异,本研究分析了在相同条件下两种发酵床模式对生猪养殖废弃物的处理效果。结果表明:异位发酵床温度和pH值的变化幅度均较小,为嗜热菌群的生长繁殖提供了适宜的环境;与原位发酵床相比,异位发酵床更有利于生猪的生长,生猪平均质量增加33 kg左右;发酵结束时,原位发酵床垫料的优势菌门是厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes),异位发酵床的优势菌门为放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门和变形菌门;发酵结束时异位发酵床垫料对生猪养殖废水的吸纳系数为1.96,优于原位发酵床垫料对生猪养殖废水的吸纳系数(1.46)。研究表明,异位发酵床较原位发酵床具有更加稳定的温度和pH值,并且以Bacillus为主的降解菌相对丰度较高,从而加快了微生物的代谢过程,促进了生猪粪污和废弃秸秆的降解。     

猪粪厌氧发酵消化液回流体系微生物群落结构特征与产气关系研究

为明确厌氧发酵消化液回流体系中微生物群落结构的特征,采用Miseq高通量测序技术,研究回流过程中微生物的多样性和群落结构变化,并分析其与产气性能的关系。结果表明:消化液回流体系中,细菌的丰富度、多样性均高于产甲烷古菌,并随回流时间的延长明显增加,而产甲烷古菌无明显变化;细菌群落主要分为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)等8个不同的门类,厚壁菌门、梭菌纲(Clostridia)、梭菌属(Clostridium)是不同水平上的优势细菌,相对丰度分别从初期的62.79%、58.62%、35.44%上升到81.46%、68.19%、39.10%;产甲烷古菌中,广古菌门(Euryarchaeota)占绝对优势,在接种物中,第68 d和第219 d相对丰度分别为94.76%、99.89%、99.59%,属分类上主要有7种,其中甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的相对丰度由23.99%升高到72.28%,而甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)和甲烷球菌属(Methanosphaera)分别由16.34%、21.71%降低至3.70%、12.93%;日平均产气率由初期的409 m L·g~(-1)升高至477 m L·g~(-1),在219 d的试验中,氨氮和有机酸浓度均呈升高趋势,但并未对厌氧发酵产生抑制作用。研究表明:厌氧发酵回流体系中微生物以梭菌属和甲烷八叠球菌属为优势菌属,产气率随其相对丰度的增大而升高,而与甲烷短杆菌属和甲烷球菌属呈负相关。     

Phosphate rock reduces the bioavailability of heavy metals by influencing the bacterial communities during aerobic composting

Available information on the microbial mechanisms associated with heavy metal(HM) passivation during co-composting amended with phosphate rock(PR) remains limited. Thus, this study investigated the dynamic changes in bacterial communities and HM-fractions(Zn, Cu, Cd, Cr and Pb) during swine manure composting with maize straw, and ascertained the bacterial influence on HM-passivation. The results demonstrated that the addition of PR improved HM-passivation, especially for Zn and Cd, with their bioavailability factors(BFs) reduced by 247.41 and 176.25%, respectively. As for bacterial communities, the proportion of Firmicutes decreased, while the proportions of Proteobacteria, Bacteroidetes, DeinococcusThermus and Gemmatimonadetes increased in all treatments. PR significantly changed the primary bacterial phyla in the thermophilic phase. Bacteroidetes were the main bacterial component controlling the passivation of Zn, Cu and Cr, while Deinococcus-Thermus mainly regulated the mobility of Zn and Pb, and Proteobacteria only dominated the transformation among Cd-fractions. These results may provide a reference for the use of HM-passivation techniques during composting.     

棉花不同发育时期根际微生物的动态变化

为了解棉花不同发育时期根际细菌和真菌的群落结构和多样性变化,对2个棉花栽培种--陆地棉和海岛棉不同发育时期的根际土壤及未种植棉花的对照土DNA进行16S和ITS扩增子测序与分析。结果表明:棉花各发育时期根际土中细菌和真菌的物种丰富度显著(P<0.05)小于对照土,根际土中的物种丰富度在蕾期最高。棉花苗期与蕾期根际细菌群落之间的差异菌群进化距离较远。聚类分析表明,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)为棉花根际细菌的优势菌门,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota)为棉花根际真菌的优势菌门。此外,棉花根际细菌和真菌群落中相对丰度较对照显著(P<0.05)升高和降低的菌属在不同发育时期存在差异,其中,在根际土中相对丰度显著(P<0.05)升高的菌属在蕾期最多。     

洪泽湖湿地不同植物作用下沉积物细菌群落结构

为研究植物类型对水体沉积物细菌群落结构的影响,以洪泽湖湿地荷花、茭草和芦苇3种植物区沉积物样品为研究对象,采用高通量测序技术分析其细菌群落组成。结果显示:3种植物区的沉积物样品分别获得1494、1503、1600个Operational Taxonomic Unit(OTU)。门的水平上,主要有变形菌门(Proteobacteria),绿弯菌门(Chloroflexi),酸杆菌门(Acidobacteria),硝化螺旋菌门(Nitrospirae),拟杆菌门(Bacteroidetes),厚壁菌门(Firmicutes)。属的水平上,硝化螺旋菌属(Nitrospira),亚硝化单胞菌属(Nitrosomonadaceae)为优势菌属,它们具有硝化作用。芦苇区和茭草区沉积物细菌群落结构较为相似。荷花区沉积物总有机碳和总氮的含量明显低于芦苇区和茭草区,细菌群落组成也存在较大的差异,其中具有较强反硝化能力的嗜甲基菌(Methylotenera)、芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞菌(Pseudomonas)、乳球菌(Lactococcus)相对丰度高出芦苇区和茭草区的10倍以上。研究表明,植物类型影响沉积物有机碳和氮的含量,继而影响沉积物细菌群落结构。与芦苇或茭草相比,荷花区沉积物具有更强的反硝化潜力,有利于降低水体富营养化风险。