处理甜菜加工副产物微生物燃料电池阳极生物膜群落多样性研究

[目的]分析处理甜菜加工副产物微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)阳极生物膜群落多样性。[方法]以不同处理方式下的甜菜渣作为底物,以MFC为研究装置,考察其产电性能,并通过454焦磷酸测序技术分析不同处理MFC中形成阳极群落结构差异,探讨其运行的可行性、稳定性。[结果]不同甜菜渣预处理方式对MFC电能输出有影响,以碱处理和未处理的甜菜渣产生的电压高于酸处理。16S rRNA基因的焦磷酸测序结果显示,3个样品中共有14个门,其中变形菌门为优势门。由聚类分析可知,酸处理与未处理和碱处理的微生物群落构成差异明显。微生物群落中存在多种产酸菌(Paludibacter、Petrimonas以及Spirochaeta等)和产电菌(主要为Geobacter属),它们之间存在种群互养关系。产酸菌能够发酵可溶性糖或者降解纤维素产生有机酸,产电菌可以利用这些有机酸直接产电。[结论]研究证实,甜菜渣不同的处理方式导致阳极群落多样性存在差异,而阳极群落结构的不同影响微生物燃料电池电能的输出。     

含油污泥微生物燃料电池处理技术

含油污泥是影响油田及周边环境质量的一大难题,现有资源化方法处理过程复杂、成本高,且存在二次污染风险,微生物燃料电池(MFC)技术能降解污泥中的含油量并产电,简化含油污泥处理流程。为系统考察含油污泥MFC启动过程中石油降解、产电变化规律,构筑了以含油污泥为阳极底物的双室型MFC。通过运行MFC并记录电池4个周期的输出电压、功率密度曲线、极化曲线及阳极膜循环伏安(CV)曲线考察其产电性能;通过检测各周期进出液的化学需氧量(COD)、含油质量浓度考察其降解性能。结果表明:含油污泥MFC启动过程电压先上升后稳定再下降,产电稳定期(第3周期)最大产电压243.35mV、最大电流密度1990.73mA/m~2,对应电流0.60mA;阳极膜CV曲线产电稳定期呈"S"形状,氧化还原峰分别在0mV和-800mV,极限电流密度1000mA/m~2,表明该阳极生物膜具有较强电活性;此外,第3周期阳极液的COD和原油去除率达到最大,分别为83.56%和73.61%,库仑效率为14.34%。由此可见,MFC能有效降解含油污泥中的原油而产电,为含油污泥处理提供了一种新技术。     

微生物燃料电池中产电微生物的研究进展

产电微生物向阳极转移电子的能力是影响微生物燃料电池功率密度的主要内因。文章从电子由细胞内传递至细胞表面,再从细胞表面转移至阳极2个环节介绍了电子传递机制,着重从种类和各自的特点出发全面综述了MFC产电微生物的研究进展,最后提出了产电微生物在MFC系统中进一步的研究方向.     

蚯蚓肠道对重金属污染土壤微生物群落结构的影响

为研究重金属污染土壤经不同生态类型蚯蚓消化后蚓粪和消化前土壤的微生物群落结构差异,选取2种不同污染特征的重金属污染水稻土,分别接种表栖型赤子爱胜蚓Eisenia fetida和内栖型壮伟环毛蚓Amynthas robustus进行10d室内盆钵培养后采集新鲜蚓粪,通过变性梯度凝胶电泳技术和序列分析研究蚓粪和对照土壤的微生物种群特征。蚓粪微生物丰富度和Shannon指数均明显高于对照土壤(P0.05),微生物群落结构发生变化,但2种蚓粪间微生物多样性指数无显著差异,群落结构具有一定的相似性。对蚓粪处理的优势条带进行序列分析发现,主要的优势菌群有:香味菌属(Myroides sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium sp.)、金黄杆菌属(Chryseobacteriumsp.)、假单胞杆菌属(Pseudomonas sp.)、丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)、不动杆菌属(Acinetobacter sp.)以及不可培养细菌。蚯蚓取食重金属污染土壤消化后产生的蚓粪微生物群落结构发生变化,种群多样性更为丰富;不同生态类型蚯蚓间的蚓粪微生物群落有一定的相似性,其优势菌群大多为与金属迁移转化相关的菌群。     

微生物燃料电池的研究进展

微生物燃料电池(MFC)作为一种新型生物发电技术,目前已得到研究者们的广泛关注.通过文献的数据挖掘,对不同微生物燃料电池运行的机理、产电微生物、底物、电极材料、质子交换膜、反应器设计等方面进行分析,综述了MFC最新研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

PCR-DGGE技术分析生物膜工艺微生物群落多样性

为了揭示生物膜法工艺处理模拟生活废水过程总细菌群落结构的多样性,分别取系统启动初期和运行后期瓷板滑面、瓷板粗面、白胶板和黑实验台板上的附着生物膜,通过细胞裂解直接提取基因组DNA,以细菌通用引物进行16S rRNA基因V3区域PCR扩增,将PCR产物进行变性梯度凝胶电泳,获得微生物群落的DNA特征指纹图谱.结果表明,不同区段微生物群落间相似度最高达78.3％,最低达41.4％,不同生物膜样品既存在共同的微生物种属也存在特异微生物种属.但系统启动初期运行后期的生物膜群落结构较稳定,演替不明显.另外,对该生物膜群落的部分优势细菌进行了克隆测序和系统发育树分析,通过鉴定获得5条细菌16S rDNA序列,它们分别与梭状芽孢杆菌属、梭菌属和单胞菌属的同源性在97％以上,这些优势微生物在生物膜工艺去除有机物的过程中起重要作用.     

微生物燃料电池处理奶牛场污水运行效果与产电性能试验研究

为探讨微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)应用于奶牛场污水处理技术的可行性,通过构建双室型和单室型MFC反应装置,以奶牛场污水为阳极反应液,对MFC的产电性能以及污水中主要污染物的降解效果进行研究.结果表明,单室型和双室型MFC均可稳定地产电运行,平均日最大输出电压分别为563.8和390....     

土壤微生物燃料电池电极微生物分析及其运行 对水稻生长活性的影响

采用盆栽水稻试验,研究微生物燃料电池电极富集微生物种类及其运行对水稻生长活性的影响.用双层琼脂平板法对阳、阴极碳毡微生物进行培养,通过平板计数法计算碳毡富集微生物数量.通过细菌个体形态、生理生化试验及16SrDNA分析确定其分类地位:用称重、a-萘胺氧化法研究微生物燃料电池运行(闭路组)对水稻生长活性的影响.成功构建微生物燃料电池.闭路组阳极细菌B1、B2和B3总量是3.4×108 CFU·g-1,其中优势微生物B1为2.9×108CFU·g-1.开路组(组装有微生物燃料电池,但处于断路状态)阳极细菌B1、B3和B4总量是1.5×108CFU·g-1,其中优势微生物B3为1.1×108CFU·g-1,闭路组与开路组阴极都只培养出B3和B4,闭路组阴极B4数量是开路组的7倍;闭路组与空白组(未组装有微生物燃料电池)、开路组相比,在水稻须根数方面无显著差异,但在植株鲜重、干重及根系活力方面存在明显差异.在所有分析指标中,空白组和开路组间无明显差异.微生物燃料电池(MFC)运行能促进水稻的生长和产电微生物B1(Bacillus subtilis)和B2(Bacillus sp.)在阳极碳毡的富集.     

不同垫料组成对猪用发酵床细菌群落的影响

为了解垫料基质中细菌的群落结构多样性,应用PCR-DGGE技术对发酵床7种不同垫料(锯木屑、稻壳、酒糟、菌糠、醋糟、稻草、稻壳炭)的细菌群落结构进行了研究,根据DGGE指纹图谱,对它们的细菌群落多样性和优势条带进行了分析。结果表明,垫料样品的细菌多样性指数、丰富度均有所不同,酒糟垫料组细菌多样性指数最高,稻草垫料组细菌多样性指数最低。全锯木屑与50%稻壳相似性较高而聚为一类,与50%菌糠次之,与50%稻草的相似性最低。在垫料基质中检测到的菌群主要是节杆菌属(Arthrobacter sp.)、Amaricoccu sp.、马杜拉放线菌属(Actinomadura sp.)、芽孢杆菌属(Bacillales sp.)、梭菌属(Clostridium sp.)、肠杆菌属(Escherichia sp.)、细杆菌属(Microbacterium sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、红球菌属(Rhodococcus sp.)、葡萄球菌属(Staphylococcus sp.),以及一些未知的菌群。垫料组成是影响发酵床垫料微生物构成的重要因素,稻壳、菌糠作为垫料可部分替代锯木屑,而对发酵床垫料的微生物区系影响较小。     

方格星虫共附生微生物多样性的初步研究

方格星虫是海洋渔业资源中具有重要经济价值的生物资源。利用培养和非培养方法对方格星虫共附生的微生物进行了初步研究。结果表明方格星虫微生物多样性丰富,可培养微生物包括Nitratireductor、Pseudomonas、Bacillus、Leucobacter、Gordonia、Aeromonas、Dermacoccus、Brachybacterium等10多个属的种群。活性筛选试验显示这些微生物具有PKS、NRPS等活性产物合成基因,产生具有抑制金黄色葡萄球菌等指示菌生长的活性产物,是值得关注的微生物资源。而非培养方法显示,方格星虫消化道的微生物以Desulfovibrio、Desulfobacterium、Desulfomonile和Prolixibacter为主。这些菌落的构成可能与方格星虫的生活环境和生活习性相关。     

病死黑斑原鮡表皮和肠道微生物群落研究

[目的]了解病死黑斑原鮡表皮和肠道微生物群落的变化及其与黑斑原鮡死亡的关系。[方法]利用新一代高通量测序技术,研究病死黑斑原鮡表皮皮肤黏液和肠道内容物微生物群落的变化及其对黑斑原鮡死亡的影响。[结果]黑斑原鮡病变死亡后,肠道中Acinetobacter sp.、Flavobacterium sp.、Vagococcus sp.、Carnobacterium sp.、Bacillus sp.和Malassezia sp.6种优势微生物菌群减少,而Pseudomonas sp.、Tremellales和Agaricomycetes 3种优势微生物菌群增加;黑斑原鮡病变死亡后其表皮皮肤黏液中Pseudomonas sp.、Vagococcus sp.、Providencia sp.、Morganella sp.、Pleosporales、Mucorales、Tremellales和Agaricomycetes 8种优势微生物菌群减少,而Acinetobacter sp.、Proteus sp.、Carnobacterium sp.和Malassezia sp.4种优势微生物菌群增加。[结论]细菌和真菌在黑斑原鮡表皮和肠道中菌群的变化,可能是导致黑斑原鮡病变死亡的主要原因之一。     

常温秸秆还田菌群的筛选及分解稻秆特性研究

【目的】对一组人工构建的常温(28℃)菌群的分解能力及分解性质进行研究,以获得常温下能够分解秸秆的微生物群及人工加速秸秆还田的分解技术。【方法】以多年堆积的稻草腐烂物为菌源,用改良的Mandels培养基经长期富集培养和定向驯化获得一组稳定的纤维素分解菌群。以标准的纤维素酶活性测定方法对分解过程中酶的活性进行评定,利用气质联机测定分解后的挥发性产物,用变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测分解过程中菌种动态变化。【结果】5d后稻秆总减重量达到39.6%,在培养基占总体积1/5、pH=6、培养第5天时纤维素内切酶(CMC)活性表现最高,达到14IU·ml-1;培养过程中发酵液中有10余种挥发性产物,且不同时期产物的种类和浓度变化很大,从DGGE图谱发现在培养不同时期菌种组成有很大差异,通过各条带近缘种16s rDNA扩增信息构建系统树可见,各条带近缘种分别归属Clostridium、Brevibacillus、Bartonella、Bacteroidetes4个属。【结论】常温纤维素分解菌群能够加速稻秆分解。     

The Character of Normal Temperature Straw-Rotting Microbial Community

In order to study degradation capability and optimal condition of produced endoglucanase （CMCcase）, the microbial community with efficient cellulose degrading ability in 28℃ was studied. Microbial community came from rotted rice straw which was enriched and domesticated by improved Mandels medium. The standard cellulase activity assays were used to determine cellulase activity, degradation products were analyzed by gas chromatography mass spectrometry （GC/MS）, and denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） was used to identify the composition dynamic of the community. The results showed that the microbial community could degrade 39.6% of rice straw gross weight within 6 d. When culture medium volume was 1/5 and pH = 6 on day 5, the CMCcase activity reached the highest of 14 IU mL-L During the fermentation, more than ten products were detected using GCMS. The microbial changed lots in different fermentation periods which detected by DGGE. Phylogenetic tree derived from 16S rDNA sequence found that the community composed of bacteria, and the closest relative were belong to Clostridium sp., Brevibacillus sp. and Bacterium sp. This microbial community could accelerate rice straw rotting and decomposed products could promote organic matter increase of soil     

柑橘内生细菌的分离与鉴定

从湖南省石门县园艺场采集到的柑橘材料中,得到柑橘内生细菌分离物75份,经鉴定,分别属于气芽孢杆菌属(Aerobacillus sp.)、气单胞菌属(Aeromonas spp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、黄单胞杆菌属(Xanthomonas spp.)、假单胞杆菌属(Pseudomonas spp.)、土壤杆菌属(Agrobacterium sp.)、乳杆菌属(Lactabacillus sp.).柑橘内生细菌在不同种类的柑橘及同一种类的不同器官中出现的频次不同.     

黄瓜连作对土壤微生物区系影响Ⅱ——基于DGGE方法对微生物种群的变化分析

 【目的】研究黄瓜连作土壤微生物群落演替规律。【方法】采用PCR-DGGE技术分析不同种植茬次黄瓜根区土壤微生物群落的动态变化。【结果】黄瓜连作引起土壤中细菌种群发生较大变化，其中Bacteriovorax sp.（序列同源性为93%）、Pseudomonas sp.(序列同源性达97%)和另两种未培养（Uncultured）细菌种群数量减少，而Sphingomonas sp.（序列同源性达100%）和另一未培养细菌种群数量增加。连作对土壤真核微生物影响较小，但其在根际的数量变化幅度较非根际明显。【结论】黄瓜根际细菌数量与其生长发育关系密切，而非根际细菌数量随黄瓜生长发育变化不大。黄瓜连作导致根际微生物数量显著变化可能与根分泌物在根部累积有关。     

牛粪堆肥高效降解菌的筛选及复合微生物菌剂的制备

[目的]确定最佳菌种复配比例。[方法]从牦牛粪自然堆肥中筛选菌株。以新鲜牛粪和稻壳粉为堆肥原料,以不加复合菌剂的处理为对照,将不同复合微生物菌剂以3‰的总接种量接入到堆肥中,观察不同处理对堆肥腐熟过程的影响。[结果]牦牛粪自然堆肥中的绿色木霉和米曲霉的生长速率和活性较高。绿色木霉∶米曲霉∶枯草芽孢杆菌∶假单胞菌=2∶2∶1∶1的处理,发酵过程中升温最快、温度最高。温度升高到55℃仅用6 d,高温维持8 d,最高温度为65.5℃。堆肥腐熟后,植物种子发芽指数为92.3%。[结论]复合微生物菌剂的最佳比例为绿色木霉∶米曲霉∶枯草芽孢杆菌∶假单胞菌=2∶2∶1∶1。     

玉米秸秆高效腐解复合菌系CSS-1的选育及其组成分析

【目的】选育在常温(22℃)下对玉米秸秆具有高效稳定腐解功能的微生物复合菌系,明确其菌群组成,以促进选育的复合菌系在中国北方原位还田玉米秸秆中的应用。【方法】采用限制性培养与温度梯度诱导相结合的方法,以山西、山东、北京等省(市)玉米秸秆连续多年还田的土壤样品为菌源,以秸秆失重率、C/N及CMC酶活为筛选指标,获得高效稳定的玉米秸秆腐解复合菌系CSS-1;比较复合菌系不同继代腐解秸秆的失重率、CMC酶活、木聚糖酶活和PCR-DGGE的菌群监测动态变化,评价CSS-1的功能及其组成稳定性;采用克隆文库法,解析复合菌系CSS-1的主要菌群组成。【结果】CSS-1处理玉米秸秆的CMC平均酶活和最高酶活,比目前广泛应用的秸秆腐解菌剂A分别提高了82%和79%;CSS-1处理的秸秆失重率比菌剂A和空白对照分别提高了62.62%和173.65%;CSS-1不同继代腐解秸秆功能及其菌系组成监测表明该复合菌系的稳定性;克隆文库方法显示CSS-1优势菌群由多种具有纤维素与半纤维素降解功能的细菌和真菌构成,其细菌菌群分别归属Enterobacter、Cellulomonas、Streptomyces、Bacillaceae、Pantoe、Cellvibrio6个属,真菌菌群归属Trichoderma、Gibberella2个属。【结论】获得了在中国北方地区常温条件下高效稳定腐解玉米秸秆的复合菌系CSS-1,可研发利用该菌系促进田间原位还田玉米秸秆的快速腐解。     

第二代高通量测序技术用于进口细菌型微生物肥料菌群分析

[目的]分析细菌型微生物肥料菌群结构。[方法]采用第二代高通量测序技术对细菌型微生物肥料菌群结构进行分析。[结果]产品中测序出的111个OUT具体分属于24个属的细菌,其中共有21个OUT鉴定到种;植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)和短乳杆菌(Lactobacillus brevis)占菌群的主要位置,分别是96.29%和0.66%,其他菌占3.05%;该样品中含有假单胞菌属(Pseudomonas sp.),这提示样品中可能含有植物病原细菌。[结论]将第二代高通量测序技术用于微生物肥料菌群分析,为进出口微生物肥料产品的快速分析提供了一种方法。     

种植不同植物的人工湿地土壤微生物群落研究

为了解人工湿地中植物对土壤微生物的影响,对种植美人蕉、香蒲、芦苇和旱伞草4种植物的人工湿地中土壤微生物群落进行了研究分析.研究结果显示:正在运行的人工湿地系统中,在15～25 cm深度,人工湿地土壤微生物群落的功能多样性无显著性差异(P＞0.05),16SrDNA的PCR-DGGE图谱显示微生物群落相似性高于70％;在...