Shewanella oneidensis MR-1异化铁还原诱导次生矿物固定镉

实验室纯培养条件下,研究菌株Shewanella oneidensis MR-1还原铁矿物诱导次生矿物对Cd~(2+)的固定,探讨pH、富里酸、生物炭对微生物还原水铁矿及其Cd~(2+)固定的影响,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对次生矿物进行表征。结果表明:S. oneidensis MR-1异化铁还原诱导次生铁矿固定Cd~(2+)的效果显著高于铁矿物自身的吸附,288 h未接种S. oneidensis MR-1和接种S. oneidensis MR-1的水铁矿溶液中Cd~/(2+)的浓度分别为2.71 mg·L~(-1)与0.86 mg·L~(-1);酸性条件(pH≥5.0)及添加富里酸可促进铁矿物还原溶解和次生矿物转化,进而增强Cd~(2+)的固定;添加生物炭提供了微生物定殖场所,虽减缓铁矿物还原的Fe~(2+)溶出,但显著提高Cd~(2+)的固定效果。铁氧化物矿物作为电子受体被微生物还原产生次生铁矿,其晶型结构改变与高表面积提供了更多的吸附点位,增强了Cd~(2+)的固定。研究表明,次生铁矿物形成过程影响重金属的迁移转化及归宿,S. oneidensis MR-1还原铁矿物诱导产生次生铁矿可以有效固定Cd~(2+)。     

ZVI还原转化硝基芳烃特性及QSAR的研究

    研究了零价铁(ZVI)还原转化硝基芳烃(NAC)的特性以及还原速率与分子连接性指数(MCI)的关系.结果表明:厌氧乙酸/碳酸氢钠缓冲体系(pH 5.0)中,ZVI还原转化硝基芳烃形成氨基芳烃,转化过程遵循准一级反应动力学;ZVI还原转化目标污染物活性受苯环上取代基种类、数目和位置影响,活性大小顺序为3,4-二氯硝基苯(3,4-DCN)＞邻氯硝基苯(2-CNB)＞对硝基苯胺(4-NA)＞对硝基苯酚(4-NP)＞对氯硝基苯(4-CNB)＞硝基苯(NB);目标污染物一阶分子连接性指数1Xv、四阶分子连接性指数4Xv pc和非色散力因子△x与其还原转化速率具有良好的定量的结构-活性关系(QSAR).     

盐单胞菌合成纳米钯催化污染物的还原

从浙江舟山盐场筛选出一株盐单胞菌Halomonas salina JX-1，能够合成金属钯纳米颗粒，并应用于催化六价铬Cr(VI)的还原及有机偶氮染料甲基橙（MO）的脱色。通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）等分析证实合成了零价纳米钯颗粒。对钯纳米颗粒合成条件的优化实验的结果表明，在菌量OD₆₀₀=1.0、无氯化钠、以甲酸为电子供体时，细菌还原钯的速率最快。电子穿梭体核黄素可加快钯离子还原成钯纳米颗粒。纳米钯颗粒在24 h内对Cr(VI)的还原率高达99%，在1.5 h内对甲基橙的降解率也几乎达到100%。综上，Halomonas salina JX-1合成的纳米钯颗粒对Cr(VI)及甲基橙都有很高的催化活性。     

腐生葡萄球菌合成纳米钯及其原位催化甲基绿还原

利用腐生葡萄球菌Staphylococcus sp. JJ-1合成钯纳米颗粒（Bio-Pd），并原位应用于甲基绿的催化还原。通过透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱分析（XPS）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）等表征，表明合成了零价钯纳米颗粒，主要分布在细胞外表面，平均直径约为15～40 nm，晶型结构良好。Bio-Pd在1.5 h内对甲基绿还原达到99％。通过紫外-可见吸收光谱（UV-visible）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）等手段对甲基绿（MG）及还原产物进行分析，产物主要为4-(N，N-二甲基氨基)-4′-(N′，N′-二甲基氨基)二苯甲酮(DDBP)，4-(N-乙基-N，N-二甲基氨基)-4′-(N′，N′-二甲基氨基)二苯甲酮(ED-DBP)。 结果表明，腐生葡萄球菌Staphylococcus sp. JJ-1合成钯纳米颗粒并高效催化还原甲基绿。     

钯铁双金属体系还原脱氯水中二氯苯同分异构体

采用Pd/Fe双金属体系在常温常压下对二氯苯的3种同分异构体进行了快速催化还原脱氯的研究.通过原始污染物和产物的变化,重点考察取代基位置以及pH值等因素对脱氯反应的影响.结果表明,反应条件一致时,氯取代基位置对脱氯有一定的影响.还原脱氯的速率1,2-DCB>1,3-DCB>1,4-DCB.酸性环境有利于二氯苯脱氯.二氯苯在催化脱氯的过程中依次脱氯成为氯苯和苯.当二氯苯类化合物浓度约为0.45mmol·L-1,0.03%Pd/Fe加入量为1 g·40mL-1氯苯,25℃条件下,经过90min反应,3种二氯苯的还原率均在80%以上.     

多孔介质含水率变化对洛克沙胂的希瓦氏菌生物转化影响

作为一种广泛使用的饲料添加剂,洛克沙胂经由畜禽粪便进入环境,产生潜在的砷污染。自然环境中,降雨变化具有时空分布不均匀性,导致土壤含水率时刻发生变化,从而对洛克沙胂的生物转化产生影响。本研究选取自然界中常见的奥奈达湖希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)为模型微生物,利用多孔介质石英砂作为模拟土壤的介质,研究洛克沙胂在不同含水率情形下的生物转化情况。研究结果表明,含水率的变化对于洛克沙胂的生物转化过程影响明显。在低含水率的条件下(12.50%),洛克沙胂难以被希瓦氏菌转化;而当含水率提升后,洛克沙胂才能够被S.oneidensis MR-1转化。通过砷平衡分析可以看出3-氨基-4-羟基苯胂酸为洛克沙胂生物转化的唯一产物,未检测出无机形态砷。     

氯代硝基苯类生产废水厌氧-好氧序列生物处理研究Ⅰ. 反应器起动过程的特性

结果表明,以对氯硝基苯、邻氯硝基苯等目标污染物或氯代硝基苯生产废水和模拟有机废水混合水样作为厌氧/好氧(A/O)序列生物处理反应器进水,通过逐步提高目标污染物浓度与负荷,可驯化富集得到转化、降解硝基苯类、苯胺类的厌氧与好氧污泥;除硝基苯类在厌氧段得到转化外,苯胺类也可得到转化与降解.处理氯代硝基苯生产废水的厌氧/好氧系统在控制COD＜600 mg/L,HRT 44 h (A段20～24 h,O段22 h)的条件下,COD、硝基苯类(NAC)、苯胺类(AAC)的平均去除率分别为68%、97.4%及98.8%, 出水主要污染物指标可达到GB 8978-1996二级排放标准,对氯硝基苯、邻氯硝基苯等在系统中得到有效转化或降解.因此,厌氧/好氧序列生物工艺处理氯代硝基苯类生产废水是有效的.     

基质固相分散萃取-气相色谱法同时检测人参中五氯硝基苯及其代谢物残留

采用基质同相分散萃取-气相色谱(MSPD-GC)技术,建立了人参中五氯硝基苯(PcNB)及其代谢物五氯苯胺(PCA)和甲基五氯苯基硫醚(PCTA)残留的多残留分析方法.将人参样品与弗罗硅土(m/m,1:2)充分研磨5min后装入10mL玻璃注射器内,通过正己烷:丙酮(V/V,5:5)混合溶液洗脱实现了人参中五氯硝基苯及其代谢物的同时提取和净化.结果表明,应用该方法测定人参中五氯硝基苯、五氯苯胺及甲基五氯苯基硫醚,回收率为89.41%～104.42%,相对标准偏差为3.73%～7.43%,五氯硝基苯及其代谢物的方法检出限均小于2μg·kg-1.     

不同母质发育土壤中五氯酚的还原脱氯转化

研究了花岗岩和砂页岩赤红壤2种自然土壤中五氯酚(PCP)的还原转化过程,以及添加乳酸和蒽醌-2,6-磺酸钠(AQDS)对五氯酚还原转化速率的影响.采用一级反应动力学描述了五氯酚在土壤中的还原转化过程.结果表明,在空白处理(T1)条件下,花岗岩和砂页岩赤红壤中五氯酚的还原转化动力学常数分别为0.0083 d-1和0.0061 d-1;添加乳酸(T2)处理能提高五氯酚的还原转化速率,其动力学常数分别为0.0206 d-1和0.0113 d-1;同时添加乳酸和AQDS,五氯酚在土壤中速率常数提高至0.0336 d-1和0.0160 d-1.     

厌氧颗粒污泥还原脱氯与降五氯酚（PCP）的研究

在分批培养条件下研究了颗粒污泥降解五氯酚（PC）的过程特性，结果发现PCP可序列还原脱氯形成2，4，6－TCP，2，4－DCP，4－CP或苯酚，其过程可用Monod方程来拟合，分析降解产物，指出了PCR厌氧脱氯降解的历程，外加碳源如丁酸和葡萄糖可有效地刺激PCP的厌氧脱氯降解，丁酸诱导颗粒污泥产生新的脱氯活性，降解过程遵循一级反应动力学，降解速度常数随外加碳源浓度的增加而增大。     

微生物燃料电池对磺胺间甲氧嘧啶的降解研究

为探究微生物燃料电池(Microbial fuel cells, MFCs)对抗生素磺胺间甲氧嘧啶(Sulfamonomethoxine,SMM)的降解效果及MFCs的产电性能,通过构建单室MFCs,比较不同电极材料、菌种种类、抗生素初始浓度以及腐植酸存在条件下MFCs对SMM的降解效果及其产电性能。结果表明:3种阳极材料下MFCs对SMM的降解率及产电性能的高低为碳毡碳纸石墨棒;在SMM初始浓度为10 mg·L~(-1)的条件下,以Shewanella putrefaciens为菌种的MFCs对SMM的降解率达到58.92%,高于Shewanella oneidensis MR-1的降解率46.48%,MFCs的最大输出功率前者比后者约高6.51 mW·m~(-2);随着抗生素初始浓度的增加,SMM的降解效果逐渐减弱,MFCs的电压输出逐渐降低;随着腐植酸浓度增加,SMM的降解率逐渐提高,MFCs的产电性能逐渐增强。研究表明,MFCs可以利用SMM作为燃料,在实现降解的同时输出电能,这为水体环境中磺胺类抗生素的高效低耗处理提供了科学依据。     

防风枯萎病拮抗真菌的筛选鉴定及防效评价

【目的】从防风根际土中分离筛选出对防风枯萎病具有较强防治效果的生防真菌。【方法】采用对峙培养法从根际土壤中筛选出1株可拮抗尖孢镰刀菌的真菌菌株MR-97，并测定其抑菌谱；根据真菌菌落特征、显微特征，结合ITS序列分析等方法对拮抗菌株进行鉴定；通过显微观察MR-97对尖孢镰刀菌菌丝生长的影响；采用抗生素标记法测定拮抗菌株在土壤中的定殖能力；进行田间盆栽试验，检验MR-97对防风枯萎病的防治效果。【结果】本研究筛选出1株对尖孢镰刀菌抑菌效果为64.44%的拮抗菌株MR-97，其对木贼镰刀菌、灰葡萄孢等8种常见病原菌具有较强的抑菌效果，经鉴定菌株MR-97为土曲霉Aspergillus terreus。MR-97与尖孢镰刀菌对峙培养可使病原菌菌丝产生膨大、畸形、菌丝破损、内含物凝集等现象；在土壤中具有良好的定殖效果，土壤含菌量最高为9.8×10⁶ CFU/g。盆栽试验中，MR-97对防风枯萎病防效为67.86%，防治效果较好。【结论】土曲霉MR-97可有效抑制尖孢镰刀菌等多种病原菌菌丝生长，可在土壤中较快定殖并发挥生防效力。作为优质的生防菌源，MR-97具有一定的开发应...     

马铃薯 StBI-1 基因鉴定及其抗疫霉菌的功能探索

Bax inhibitor 1(BI-1）是真核生物中高度保守的细胞死亡调节因子,在植物响应生物与非生物胁迫中扮演重要角色。为探究BI-1是否参与马铃薯响应疫霉菌侵染的免疫应答,首先以拟南芥AtBI-1蛋白序列为模板在马铃薯蛋白数据库中进行BLAST检索。通过比对分析及构建系统进化树,鉴定到与AtBI-1相似度为77.22%的马铃薯蛋白NP_001305552.1,将编码该蛋白的马铃薯基因命名为 StBI-1 ;蛋白结构预测分析表明, StBI-1 包含7个跨膜域和Bax inhibitor-1-like家族结构域。利用实时定量PCR分析 StBI-1 基因在马铃薯响应致病疫霉菌侵染过程中的表达模式,并借助农杆菌介导的烟草瞬时表达体系初步探索 StBI-1 抗疫霉菌的生物学功能。结果显示, StBI-1 响应致病疫霉菌侵染而诱导上调表达,尤其是在侵染后期。同时,过表达 StBI-1 可显著增强本氏烟草对寄生疫霉菌和致病疫霉菌的抗性。综合以上结果,本研究对马铃薯 BI-1基因进行鉴定分析及克隆,并初步揭示 StBI-1 抗疫霉菌的生物学功能,为挖掘马铃薯抗晚疫病新型基因资源及深入解析其抗病分子机理奠定了理论基础。     

耐镉邻苯二甲酸二辛酯降解菌的筛选及特性研究

为获得既耐受重金属镉又能高效降解邻苯二甲酸二辛酯（DOP）的微生物菌株,利用选择培养基从污染土壤中分离高效降解微生物,并对其菌种分类和降解特性进行分析。共筛选获得5株耐镉的DOP降解菌株,其中PD-2对DOP的降解效率最高,120 h后降解率可达93.1%。结合形态学特征和16S rDNA序列分析,鉴定该菌为生丝微菌属（Hyphomicrobium sp.）。菌株PD-2对液体培养基中DOP的降解依赖于其生物量的增加,其对DOP的作用浓度和耐镉浓度范围广,可高效降解100~800 mg·L^-1范围的DOP（降解率大于80%）,并在镉浓度0~600 mg·L^-1的培养基中生长良好。PD-2可利用邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和邻苯二甲酸（PA）作为底物生长,底物种类范围广。添加PD-2到镉和DOP复合污染土壤中,其对DOP具有显著的降解作用,PD-2在镉和DOP复合污染土壤的修复方面具有潜在的应用价值。     

CX3CL1在不同品种鸡骨骼肌发育中的表达模式及相关性分析

趋化因子CX3CL1(chemokine(C-X3-Cmotif)ligand 1)与受体CX3CR1结合后,激活MAPK通路调控骨骼肌细胞的增殖和分化。以矮小品系S2系和隐性白羽鸡作为试验素材,采用Q-PCR技术及SPSS分析软件,研究CX3CL1在2个品种胚胎期至生长期骨骼肌发育中的表达模式及相关性分析。结果表明,在S2系鸡,CX3CL1在胚胎期胸肌组织的表达显著低于出雏后的各个发育时期(P0.05);隐性白羽鸡10胚龄时CX3CL1的表达量显著高于其他胚龄及出雏后4、6和8周的表达(P0.05);除16周龄以外,CX3CL1在隐性白羽鸡胸肌组织各个时期的表达都显著高于S2系(P0.05);CX3CL1的表达与胸肌率的相关性分析表明,CX3CL1的表达与2品种胸肌率呈显著正相关。在腿肌组织中,CX3CL1在S2系和隐性白羽鸡的表达呈现显著的品种差异性,除10胚龄外,CX3CL1在隐性白羽鸡其他发育时期的表达都显著高于S2系。综合CX3CL1在2品种的胸肌和腿肌组织中的发育模式及相关性分析表明,CX3CL1在鸡胚胎期和生长期骨骼肌中的表达存在显著的品种和组织差异性。     

养猪发酵床垫料微生物及其猪细菌性病原群落动态的研究

微生物发酵床养猪是一种新型环保养殖技术。开展了微生物发酵床垫料微生物及其猪细菌性病原群落动态的研究，通过分离不同使用时间和层次基质垫层中的细菌、真菌和放线菌，分析微生物发酵床垫料微生物群落动态；分离基质垫料中大肠杆菌和沙门氏菌，研究其在发酵床垫料中的时间、空间分布动态，分析微生物发酵床对这两种病原细菌的抑制效果。结果表明，微生物发酵床中细菌分布数量最大，在各使用时间和层次的分布量均达到10⁷cfu·g^-1数量级以上，放线菌分布数量次之，真菌分布数量最小；细菌的分布数量呈现随着垫料使用时间的增加先上升后下降的趋势，而真菌和放线菌分布量随着垫料使用时间的增加而减少。基质垫料有一定量大肠杆菌和沙门氏菌的分布，分布数量与细菌呈显著的负相关，与真菌和放线菌呈显著正相关，在垫料使用的后期（使用5个月）比使用前期（使用1个月）分布数量明显减少，减少幅度分别为95.34%和44.41%，说明微生物发酵床对猪舍大肠杆菌和沙门氏菌病原能起到显著的抑制作用，控制由大肠杆菌和沙门氏菌病原引起的猪病害。     

高温持续时间对鸡粪堆肥中多重耐药菌、接合型质粒及耐药基因消减特征的影响

为研究堆肥过程中高温持续时间对多重耐药大肠杆菌及其携带的接合型质粒和抗生素耐药基因（Antibiotic resistancegene，ARGs）消减规律的影响，本研究在鸡粪堆肥初始物料中外源添加多重耐药大肠杆菌菌液，并设置延长高温时间组（CT组）和常规堆肥组（NT组）两种堆肥条件处理，利用选择性培养及16S rRNA基因扩增子测序技术检测多重耐药菌群变化规律，同时利用数字PCR定量检测大肠杆菌16S rRNA基因、接合型质粒转移酶基因（MOBP）、氨基糖苷类耐药基因[APH（3）-Ib]及磺胺类耐药基因（sul2）和Ⅰ类整合子-整合酶基因（intl1）等污染物相对丰度变化，对比获得了延长高温时间对多重耐药菌及其ARGs消减速率的影响。结果表明，高温堆肥能够明显抑制堆肥中多重耐药菌的生长，并且CT组对其的抑制效果明显好于NT组。堆肥结束后，五种基因在CT组的相对丰度消减率为79.82%~99.99%，但NT组中腐熟期结束后APH（3）-Ib、sul2、intl1等基因相对丰度均高于初始物料。多重耐药大肠杆菌及其接合型质粒的消减规律均符合一级动力学方程，但APH（3）-Ib、sul2和intl1等基因在NT组的消减动力学却呈现明显的两段化特征，延长高温时间（CT组）能够抑制腐熟期出现的反弹。细菌群落结构分析表明，NT组中ARGs丰度再次增加与Moheibacter、Halomonas等菌属的富集相关。本研究表明，在堆肥过程中，延长高温持续时间，可降低堆体中部分ARGs潜在宿主菌的丰度，阻断其垂直传播的作用，最终减少成品肥中ARGs的丰度。     

核盘菌磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶编码基因的 预测与生物信息学分析

为了解磷酸泛酰巯基乙胺基转移酶(PPTases)在核盘菌生理代谢与致病过程中的作用,在核盘菌全基因组中寻找PPTases同源物。利用同源比对的方法,预测出核盘菌中PPTases基因,进而分析其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、跨膜区、信号肽、亚细胞定位、二级、三级结构和保守结构域,并对PPTases编码氨基酸进行遗传进化分析。结果表明,在核盘菌全基因组中预测存在3个PPTases基因同源物,分别命名为:Ss-Ppt1、Ss-Ppt2和Ss-Ppt3。3个蛋白均为亲水性的非分泌型蛋白,在其二级和三级结构中α螺旋结构和无规则卷曲占主要部分,且三者都含有PPTases的保守结构域SCOP和(或)ACPS。     

亚精胺对镉胁迫下杞柳生长和生理特性的影响

为研究外源亚精胺对镉胁迫下杞柳生长和生理特性的影响,采用营养液培养试验,通过不同浓度(0、10、20、30、40 mg·L~(-1))的Cd2+胁迫处理,探明Cd2+对杞柳的半抑制浓度;研究在半抑制浓度下施用外源亚精胺(0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 mmol·L~(-1))对镉胁迫的缓解效应。结果表明:镉胁迫对杞柳的半抑制浓度为24.50 mg·L~(-1);施用外源亚精胺可以有效缓解镉胁迫对杞柳生长的抑制作用,外源亚精胺处理相对生长率较对照增加44.97%～102.76%,过氧化氢含量下降54.08%～67.39%;其中0.4 mmol·L~(-1)亚精胺处理下相对生长率、根系节点数、连接数、分叉数的增长幅度均为最高,分别增加102.76%、50.33%、25.20%和25.42%,其总蛋白含量上升43.43%,产生超氧阴离子活力单位与过氧化氢含量分别下降46.35%和67.39%。研究表明,喷施亚精胺能有效缓解杞柳幼苗镉胁迫,其最佳施用浓度为0.4 mmol·L~(-1)。     

玉米与龙葵间作模式对植物生长及Cd富集特征的影响

为探究最优的间作修复模式，通过田间小区试验，以玉米和超富集植物龙葵为研究对象，设置单作玉米（CK1）、单作龙葵（CK2）、宽窄行玉米宽行间作单行龙葵（T1）、宽窄行玉米宽行间作双行交错龙葵（T2）、等行距单行玉米间作单行龙葵（T3）、等行距单行玉米间作双行交错龙葵（T4）、等4行距玉米间作等4行距龙葵（T5）7种种植模式，研究不同模式下玉米和龙葵各器官生物量、土地当量比、Cd含量、富集系数和转运系数、总Cd提取量、根际土壤pH和有效态Cd含量的变化。结果显示，5种间作模式的土地当量比均大于1。与CK1相比，T3间作模式玉米产量增加15.6%，T1、T4、T5间作模式玉米产量降幅小于10%，T2间作模式玉米产量减少16.8%；与CK2相比，5种间作模式龙葵单株总生物量没有显著变化。5种间作模式没有显著改变玉米和龙葵各部位的Cd含量，以及生物富集系数和转运系数，但却显著提高了单位面积总Cd提取量，其中T4间作模式最高。除T5外，其他4种间作模式均显著降低了龙葵和玉米根际土壤pH，提高了龙葵根际土壤Cd有效态含量，却降低了玉米根际土壤Cd有效态含量。这表明玉米与龙葵表现为种间生长促进，T1、T3、T4、T5 4种间作模式不仅可以保障玉米稳产，而且能显著提高修复效率，实现边生产边修复的目的，其中T4间作模式最优。另外，沈阳地区龙葵种子在湖南表现出不适应性，建议选用当地龙葵进行间作修复。