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。     

微生物燃料电池阳极碳材料对产电性能的影响

为了揭示不同的阳极碳材料对微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)产电性能的影响,以最大功率,阳极电势和内阻作为评价指标,比较了碳纸、碳毡和碳纤维布3种阳极材料的表面积、厚度和密度对微生物燃料电池性能的影响。结果显示,以盐桥连接的微生物燃料电池以碳材料作为阳极有较好的产电性能,在同等试验条件下,碳纤维布产生的电压峰值最高,为700 mV,且其内阻最小,变化稳定。以密度分别为20、55、200 g.m-2的3种材料碳纸、碳毡、碳纤维布作阳极,产生的最大电功率分别为9.36、12.40和37.09 mW,说明阳极碳材料的密度越大产生最大电功率也就越大。     

用PCR-DGGE研究菌肥对西藏青稞土壤微生物群落多样性的影响

为探讨微生物菌肥对西藏青稞土壤根际微生态的影响,利用传统纯培养与PCR-DGGE(聚合酶链式反应- 变性梯度凝胶电泳)技术相结合的方法,研究了谷特微生物菌肥不同施用方式和施肥浓度对西藏青稞根区土壤微生 物量和细菌群落结构的影响.结果表明,与对照相比,施肥处理显著降低了土壤真菌数量(p<0.05),土壤放线菌 数量和微生物量氮含量显著上升(p<0.05).DGGE分析表明,菌肥处理土壤与未施菌肥土壤的细菌群落结构存在 明显差异,土壤微生物区系结构发生了改变;DGGE所反映的土壤细菌多样性可以用来判断菌肥发挥作用的程度, 合理指导菌肥的施用.本研究中,菌肥的施入促进了土著细菌Acidobacteria、Actinobacteria 和Bacillus 的生长,抑 制了土壤中Blastomonas、UnculturedRhizobium 和Cyanobacterium 的生长.两种施肥方式,根施对青稞根区土壤 中细菌、真菌和放线菌数量的影响较叶面喷施大,根施对土壤微生物区系的改变较叶面喷施高,根施最佳菌肥施用 量为20.0mL/hm2,叶面喷施最佳菌肥施用量为26.7mL/hm2.本研究为准确预测和评价微生物菌肥的施用效果 提供了技术参考.     

PCR-DGGE技术在智能化沼气池微生物多样性研究中的应用

采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究智能化上流式沼气池微生物群落结构的动态变化。结果表明:沼气池中微生物种类丰富,并且拥有优势种群,主要有:稳杆菌属、热单细胞属、杜檊氏菌属、戈登氏菌属、芽孢杆菌属、拟杆菌门、变形菌门的α类群和厌氧细菌门。各细菌种类不同发酵层、不同发酵时间对微生物多样性存在影响。DGGE图谱中的优势条带16SrDNA基因序列经比对后都属于不可培养细菌。说明利用PCR-DGGE技术研究智能化沼气池中微生物多样性是可行的。     

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.     

微生物燃料电池研究进展

首先介绍了微生物燃料电池的基本原理,然后从电池结构、产电微生物、电极等方面分析影响电池性能的各参数之间的关系,最后对其发展趋势进行分析和展望。     

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.     

微生物燃料电池处理畜禽养殖废水研究进展及展望

随着畜禽养殖业向规模化、集约化方向发展,畜禽养殖过程中产生的大量废水成为畜禽养殖场周围环境污染的重要因素。微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell,MFC）作为一种电化学微生物技术,能够在去除废水中有机物的同时产生电能,在处理高浓度畜禽养殖废水方面具有广阔的发展和应用前景。本文介绍了MFC的分类,并从污染物（化学需氧量、氨氮、总磷和抗生素）去除和产电性能两个方面分析MFC在畜禽养殖废水处理领域的研究现状,并拓展性地阐述了新型耦合MFC技术处理畜禽养殖废水的应用前景,最后指出MFC处理畜禽养殖废水存在的问题,并提出未来可行的发展方向,包括放大装置尺寸、开发新型耦合MFC技术、研究参数的交互作用、深入发掘污染物去除机理和电子传递机制。     

沼气池微生物生态群落PCR-DGGE分析方法研究

研究了适合于PCR-DGGE分析的沼气池污泥样品微生物基因组DNA快速提取方法,探讨了PCR反应条件、电泳时间与上样量对DGGE指纹图谱多样性的影响。试验结果表明,采用本研究所建立的SDS和Guanidine thio-cyanate-N-LS方法提取沼渣微生物总DNA,利用细菌特异性16S rDNA通用引物,经复原条件PCR(循环25次)扩增,所得PCR产物在85V电压下,上样量600ng,电泳时间为16 h时DGGE分离效果最佳,获得清晰的16S rDNA V3区片段的图谱。     

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.     

养猪发酵床微生物宏基因组基本分析方法

养猪微生物发酵床分解猪粪、消除恶臭,将猪粪形成生物菌肥,实现了养猪污染的微生物治理和猪粪的资源化利用,微生物起到关键作用。然而,关于发酵床微生物群落的种类、数量、结构等方面系统研究鲜见报道。课题组采用高通量宏基因组学方法,系统地开展了微生物发酵床的微生物组研究,揭示不同空间、不同深度、不同发酵程度、不同垫料组成、不同季节发酵床中的微生物组成及其区系演替规律。本文就相关的宏基因组测序的样本采集、样本处理、测序原理、分析模型、数据统计、结果表述等分析流程和方法进行了归纳,阐明微生物组操作分类单元(OTU)鉴定,物种累积曲线,核心微生物组,种类丰度主成分分析,种类秩-多度曲线,物种组成丰度柱状图、热图、星图等分析的原理与方法,列举微生物组种类复杂度α-多样性分析、β-多样性分析、种类显著性差异LEfSe分析,冗余分析等实例,为深入研究发酵床微生物群落提供了完整的分析思路和范例。     

不同处理方式对奶牛粪细菌群落多样性及群落结构的影响

以腐熟牛粪、新鲜牛粪以及蚯蚓粪为材料,提取其微生物总DNA,利用细菌16S rDNA V3区扩增及变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)法,分析了3种材料中细菌的多样性以及细菌群落结构的相似性.结果表明,蚯蚓粪的细菌多样性最丰富,腐熟牛粪次之,新鲜牛粪的细菌多样性最小.蚯蚓粪和腐熟牛粪的细菌群落结构有40%的相似性;蚯蚓粪和新鲜牛粪的细菌群落结构的相似性为25%;新鲜牛粪和腐熟牛粪的细菌群落结构的相似性则为35%.     

PCR-DGGE法在微生物群落检测中的应用

阐述了PCR变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术的基本原理、方法和其相对于传统方法的优势,总结了它在养殖业、环境监测、食品质量检测等方面的应用,并简单介绍了该技术在微生物领域的应用前景。 更多还原     

4 种湿地植物 - 微生物燃料电池产电性能比较

【目的】植物-微生物燃料电池(P-MFC)是一种可持续的可再生能源生产方式,但不同植物构建的P-MFC产电效果及其与外界环境条件和植物个体生理之间的关系仍有待探索。【方法】以巴拉草(Brachiaria mutica)、短叶茳芏(Cyperus malaccensis var.brevifolius)、多枝扁莎(Pycreus polystachyus)、双穗雀稗(Paspalum paspaloides)4种湿地植物为材料构建P-MFC,比较不同P-MFC的产电性能,分析P-MFC产电性能与植物自身根系渗氧生理和外界环境因素(pH、溶解氧和温度)之间的关系。【结果】4种不同植物构建的P-MFC产电性能差异明显,平均功率密度分别为:巴拉草4.25(±0.35)mW/m~2、短叶茳芏1.57(±0.35)mW/m~2、多枝扁莎0.20(±0.09)mW/m~2、双穗雀稗4.38(±0.56) mW/m~2;巴拉草和双穗雀稗P-MFC产电能力较强,这与巴拉草根系渗氧速率较低、双穗雀稗阴极pH较低且较稳定有关;低根系渗氧率有利于维持低阳极电位,阴极低pH环境有利于维持较高阴极电位,从而使得电池整体输出电压较高。【结论】在利用湿地植物构建P-MFC时,植物根系特点尤其是根系渗氧生理是需要重点考虑的因素。     

格氏栲林土壤微生物结构的多样性特征研究

采用磷脂脂肪酸（PLFA）方法,探讨格氏栲林土壤微生物的多样性特征。结果表明,共检测出33种PLFA标记物,总量为211053μg/g;天然林与林场交界处（NPF）的PLFA种类最多,为26种;格氏栲马尾松天然混交林（NF2）次之,为23种;格氏栲人工林（CK）为19种,格氏栲木荷天然混交林（NF1）的PLFA为18种,种类最少。各林型的PLFA含量大小排序为NF2（（7271±1476）μg/g）＞CK（（4950±487）μg/g）＞NF1（（4643±577）μg/g）＞NPF（（4241±807）μg/g）。运用优势PLFA（含量大于19%）计算各林型的环境适应性指数,细菌/真菌（B/F）为4942,革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌(G+/G-)为1865,土壤微生物压力指数(cy17∶0/16∶1ω7c)为0287,表明格氏栲林对抗外界干扰能力强。主成分分析（PCA）解释了PLFA变异的8743%。可见,格氏栲林土壤微生物群落结构有较强的区域分异特征。     

3种DNA提取方法对养殖池塘不同生境菌群PCR-DGGE分析的影响

比较3种DNA提取方法(溶菌酶法、CTAB法及珠磨法)对养殖池塘几种生境(底泥、饲料、草鱼肠道内容物及肠道壁)菌群PCR-DGGE分析的影响。结果表明,以3种提取方法获得的DNA为模板均能进行16S rDNA V3区特异性片段扩增;但不同DNA提取方法对池塘不同生境菌群DGGE指纹图谱存在显著影响。DGGE指纹图谱显示草鱼肠道内容物菌群(溶菌酶法)与肠道壁菌群(溶菌酶法)存在较高一致性,底泥菌群(CTAB法)及饲料菌群(溶菌酶法)与鱼体肠道菌群(包括内容物菌群和肠道壁菌群)则存在明显差异,但肠道菌群与底泥菌群的相似度相对更高。研究提示采用微生物分子生态学工具对养殖池塘不同生境进行菌群结构分析时,需提前优化DNA提取方法;在以投饲为主的养殖鱼塘中,草鱼肠道菌群更多源自于池塘底泥。     

微生物燃料电池在环境监测中的研究进展

微生物燃料电池在环境监测领域有巨大的应用潜力.概述微生物燃料电池应用于环境监测的基本原理,对目前已有的微生物燃料电池型传感器为监测方法进行详细的介绍,包括微生物燃料电池用于易降解碳源、有毒污染物及微生物数量检测三方面的研究.最后探讨了微生物燃料电池传感器目前还未被广泛应用于实际水质监测的原因,以期为未来研究开发高性能微生物燃料电池传感器提供理论参考依据.     

沉积型微生物燃料电池研究进展及其在底泥修复中的应用

从电极材料、适用环境及运行优化和污染物去除3个方面,对沉积型微生物燃料电池(SMFC)的研究进行综述,有助于加深对SMFC处理底泥的了解,推动SMFC技术在底泥治理中的实际应用.     

盐碱地白刺不同部位微生物群落高通量分析

【目的】研究新疆盐碱环境中耐盐植物白刺的根际土壤和叶片内生微生物群落的结构丰富度和多样性。【方法】运用Novaseq测序平台对白刺根际土壤和叶片进行16SrDNA-V4区和ITS1区测序。经FLASH进行拼接,经过Qiim过滤叶绿体和线粒体序列,得到的序列在97%的序列相似性水平上聚类成为操作分类单元(OTUs)。对序列数据进行生物信息学分析,评价物种的Chao1指数、shannon指数以及Alpha多样性。【结果】白刺根际土壤细菌优势菌群为放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes);真菌优势菌群为子囊菌门(Ascomycota)。叶片内生细菌优势菌群为蓝细菌门(Cyanobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);真菌优势菌群为子囊菌门(Ascomycota),白刺不同部位的微生物菌群数量和多样性有显著差异(P<0.05),白刺各样地之间微生物群落构成差异明显。【结论】白刺不同部位微生物群落的丰富度和多样性分布。