生物技术通报

强化生物除磷系统的功能微生物研究进展

魏儒平, 闫诚, 杨欣妍, 何晓云, 王鑫, 杨柳燕

2017, 33(10): 1-8. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0558

摘要 ( 431 )

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人类活动过程中排放的磷是导致水体富营养化的重要原因之一，因此，采取强化生物除磷（Enhanced biological phosphorus removal，EBPR）技术去除污水中磷，减轻对环境不利影响。由于具有经济、可持续的优点，EBPR系统在污水除磷中得到广泛应用，而体系中微生物群落组成合理、功能完整是EBPR系统高效稳定运行的关键所在。为了深入了解EBPR系统除磷机理和实现高效稳定运行，对系统中微生物群落结构和主要功能微生物进行了大量研究。EBPR系统中除了具有聚磷能力的聚磷菌（Polyphosphate-accumulating organisms，PAOs）外，还包括没有聚磷能力的非聚磷菌（non-PAOs），主要为聚糖菌（Glycogen-accumulating organisms，GAOs）和一些辅助细菌等。目前，发现与聚磷相关的功能微生物种类越来越多，研究最多的PAOs和GAOs分别为Accumulibacter和Defluviicoccus。PAOs和GAOs在不同的环境条件下存在竞争或合作关系，但是PAOs在特定条件下是否能够表现出GAOs的代谢特性这一问题还存在争论。除传统碳源、pH和温度等因素影响生物除磷外，外源污染物（如抗生素和重金属）对EBPR系统中功能微生物也产生影响。为了获得高效PAOs，传统分离方法、蓝白斑筛选法和人工构建工程菌的方法先后得到应用。现代分子生物学技术的发展为EBPR系统中功能微生物研究提供了先进可靠的技术手段，通过高效聚磷菌的构建实现高效除磷是未来提高实际污水中生物除磷效率的一个重要发展方向。

土壤重金属和有机污染物的微生物修复：生物强化和生物刺激

郝大程, 周建强, 韩君

2017, 33(10): 9-17. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0294

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生物强化和生物刺激等绿色技术以其经济有效、生态友好的特性，已逐渐成为治理土壤重金属和有机污染的利器。多种细菌、真菌及混合菌群可与物理化学修复手段灵活组合，针对性开展土壤有机污染、重金属污染及复合污染修复。总结近5年代表性研究结果，讨论处理菌株的多来源筛选，其转化/降解不同类型污染物的潜力，着重其在多尺度土壤治理案例中的应用，包括实验室、温室和场地条件下的修复表现。微生物修复的复杂性不仅由于菌的生理和代谢特性差异，还表现在影响因素众多，包括非生物因素，如pH、温度、土壤类型、污染物浓度、水和有机质含量，外加碳源和氮源等生物因素，如接种量，外加菌株和原地土著菌互作，接种物存活等。指出今后联合修复思路和加强分子方法应用的研究方向。

石油污染微生物修复技术研究进展

郭萍, 李红娜, 李峰, 叶婧

2017, 33(10): 18-25. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0799

摘要 ( 336 )

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石油污染是我国目前陆地和海洋面临的主要污染问题之一，尽管以微生物为主体的原位修复技术在以往的实践中取得了良好的效果，但随着石油污染形式的严峻，微生物修复技术依然面临着巨大的挑战。随着石油降解微生物资源库的不断累积和研究手段的发展，人们对微生物石油降解机制有了更加深入的研究，为提高微生物修复技术的应用范围和应用效果奠定了良好的基础。从石油污染与技术应用趋势、石油降解微生物聚类分析、石油微生物降解的分子机制、石油污染的微生物修复技术几方面总结和梳理了国内外近期的研究进展，以其为迎接新的挑战提供抓手。

环境中微生物原位检测方法研究进展

宋伟凤, 李明聪, 高峥

2017, 33(10): 26-32. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0550

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微生物是生态系统物质循环和能量流动的主要参与者，在生态系统中起着重要的作用。但在现有技术条件下可培养微生物所占比例极小，限制了微生物资源的开发利用。目前有许多方法，可以避开微生物不可培养的问题，直接对微生物进行原位检测。对此，将前人关于微生物生态的原位检测研究方法进行了综述，方便以后对这些方法的合理应用。分别从DNA水平、RNA水平和蛋白质水平，介绍了对应的原位微生物检测方法（如BrdU标记、DNA-SIP、FISH和环境转录物组等），比较了它们的优缺点，并介绍了如何将这些方法与目前流行的高通量测序、单细胞测序等技术相结合来捕获原位活性微生物组等。同时，还对这些方法的特点进行了比较，使得人们可以更清楚地了解在不同场景下对不同方法的选择。这些经过改进的新兴方法及其与其它方法的结合使用将有助于解决微生物生态学研究中出现过或即将出现的很多问题。地球上的各种生态系统复杂而庞大，包含的微生物种群也各有差异。各种原位检测方法对微生物生理生态做出了更加真实有效的描述，必将成为研究微生物生态的有力手段。

嗜热厌氧细菌Caldicellulosiruptor bescii降解木质纤维素研究进展

储引娣, 苏小运

2017, 33(10): 33-39. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0533

摘要 ( 310 )

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嗜热厌氧菌Caldicellulosiruptor bescii具有强大的木质纤维素降解能力，能以多种模式植物细胞壁多糖如微晶纤维素Avicel和木聚糖，甚至未经预处理的木质纤维素如柳枝稷作为唯一碳源快速生长，该菌还具有少见的厌氧降解木质素的能力。对基因组注释发现，该菌所编码的蛋白大多为多结构域双功能酶，即在多肽链的N端和C端分别是不同家族的糖苷水解酶，间隔以2-3个碳水化合物结合结构域。该菌降解纤维素相关的酶基因多集中于一个植物细胞壁多糖降解利用的基因簇，例如纤维素酶/木聚糖酶、纤维素酶/甘露聚糖酶和纤维素酶/木葡聚糖酶等。C. bescii的木聚糖酶主要属于GH10家族，该家族的酶底物特异性较为宽泛，氨基酸序列的同源性在18.7%-59.5%间。Caldicellulosiruptor属细菌进化出了一系列的机制使得糖苷水解酶和底物、细菌和木质纤维素能更好的吸附在一起，从而有利于木质纤维素的酶解。C. bescii有12个含SLH结构域的蛋白，以及新发现的黏附蛋白Tāpirin，可能参与了木质纤维素的吸附与利用。综述了近年来对C. bescii降解植物细胞壁的糖苷水解酶的基因资源挖掘方面和降解分子机制方面的研究进展，对高效、多功能高效木质纤维素降解酶的设计和优化具有积极的意义。

一种新的噬菌体基因多样性分子标记基因phoH研究进展

李想, 孙岩, 王新珍, 刘俊杰, 王光华

2017, 33(10): 40-45. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0725

摘要 ( 271 )

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噬菌体作为结构最简单的生命体，不仅在调节寄主群落结构、遗传物质的水平移动方面作用巨大，同时也被证明在元素生物地球化学循环中具有非常重要的地位。尽管噬菌体的重要性越来越引起研究者的关注，但遗憾的是目前对于噬菌体基因多样性的研究还存在很大的局限性，发现并验证一种适合于研究噬菌体基因多样性的分子标记基因是环境病毒生态学研究的热点之一。介绍了一种新的分子标记基因-噬菌体辅助代谢磷酸盐调节基因phoH，并综述了近年来利用该基因揭示海洋海水、稻田田面水和沙漠石下生物中噬菌体基因多样性的研究进展。结果表明，噬菌体phoH基因分布与其生存环境关系密切，按获取环境不同phoH基因被划分为多个类群。最后对噬菌体phoH基因未来研究方向给予展望。

基因组学、蛋白质组学和代谢组学在微生物降解PAHs中的应用

孔德康, 王红旗, 许洁, 刘自力, 吴枭雄

2017, 33(10): 46-51. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0368

摘要 ( 481 )

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基因组学、蛋白质组学和代谢组学是系统生物学的重要组成部分，是近年来发展出来的新兴学科。随着生命科学的研究进入了多组学时代，基因组学、蛋白质组学和代谢组学得到了迅猛发展，被广泛应用在环境微生物学的各个研究领域，并成为研究PAHs微生物降解中不可或缺的重要手段。主要阐述了3大组学在微生物降解PAHs内在机理及代谢通路中的最新研究进展，并展望了3大组学在多环芳烃微生物降解机制中的应用前景与挑战。

甲氧基丙烯酸酯类农药生态毒理及其微生物降解研究进展

冯彦媚, 范兴辉, 占卉, 滕诗雨, 阳芳, 陈少华

2017, 33(10): 52-58. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0581

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近年来，随着甲氧基丙烯酸酯类农药用量的不断增加，其产生的农药残留污染问题已引起社会的广泛关注。如何有效治理甲氧基丙烯酸酯类农药的残留污染是科研工作者亟待解决的问题。生物修复技术以其高效、廉价、安全等优点，已成为消除农药残留污染的有效措施。综述了甲氧基丙烯酸酯类农药的生态毒理及其微生物降解的研究现状，介绍该类农药代谢产物及基本降解途径，分析甲氧基丙烯酸酯类农药残留污染微生物降解存在的问题并提出发展方向，为解决该类农药残留污染危害提供技术参考。

丝状真菌生物富集重金属废水的研究进展

马燕, 余晓斌

2017, 33(10): 59-63. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0516

摘要 ( 318 )

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重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。丝状真菌生物富集重金属是处理废水的一种重要的方法，近十几年来一直是研究热点。首先介绍了去除废水中重金属的常规方法：化学沉淀法、离子交换法和吸附法的优缺点。尤其是生物吸附法的独特优点：吸附剂材料廉价，耗费少，吸附重金属离子效率高，适用条件广，生物体吸附剂可重复使用，特别适合于微量重金属废水的处理；其次，介绍了应用到富集重金属的丝状真菌种类，如根霉（Pb²⁺、Cd²⁺、Cr⁵⁺）、毛霉（Pb²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺）、曲霉（Pb²⁺）、木霉（Zn²⁺、Pb²⁺）和担子菌（Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺）等都在重金属废水中取得较理想的效果；介绍了生物富集重金属的机理，主要是细胞外、细胞表面和细胞内富集重金属离子的机理；最后介绍了影响生物富集重金属效果的几种因素：pH值、重金属离子初始浓度和吸附剂的比例、富集温度、共存离子，展望了丝状真菌富集重金属的研究，旨为推广丝状真菌在富集重金属废水中的应用，并为即将投入新品种的丝状真菌富集重金属的研究奠定基础。

微生物燃料电池中产电微生物的研究进展

张霞, 肖莹, 周巧红, 吴振斌

2017, 33(10): 64-73. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0222

摘要 ( 363 )

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微生物燃料电池（Microbial fuel cell，MFC）作为一种新型的环境治理和能源技术，目前已得到研究者们的广泛关注。微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能转化成电能的装置，产电微生物作为生物催化剂，对微生物燃料电池的发展至关重要。不同种类的产电微生物，其电子转移机制与能力有所差异，直接影响MFC的产电性能，从而决定MFC在工程实践中的性能与应用。任何含有大量微生物的废水、污泥、沉积物都可以作为产电微生物的筛选来源，尝试从不同环境条件下分离筛选高效产电微生物有望促进MFC的进一步完善，从而加速其在环境中的应用。通过对微生物燃料电池的发展、产电微生物种类及其电子传递机制等进行总结分析，综述了MFC中产电微生物的最新研究进展，包括产电微生物的筛选方法、种类以及技术研究等，最后展望了今后在产电微生物方面的主要研究方向及MFC的发展前景，以期为产电微生物的的筛选和应用奠定相应的理论基础及提供思路。

人工湿地微生物的研究进展

王雨轩, 魏巍, 李萍萍, 赵云, 付为国

2017, 33(10): 74-79. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0125

摘要 ( 304 )

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人工湿地是20世纪70年代末得到迅速发展的一种污水处理技术工程，具有投资低、运行费用低、维护技术水平低和能耗低等优点。目前已被用于处理各种类型的废水。它是由基质、植物和微生物构成的复合系统，其中，微生物在人工湿地系统净化污水过程中发挥着重要作用。从人工湿地微生物群落多样性和功能性两方面对人工湿地系统中微生物的研究进展进行了概述，进而对人工湿地微生物研究的前景进行了展望，旨在为该领域的相关研究提供资料和借鉴。

细菌群体感应淬灭酶及其病害防治研究进展

范兴辉, 王惠杉, 何杰华, 叶田, 阳芳, 陈少华

2017, 33(10): 80-87. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0223

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微生物细胞间通过信号分子进行信息交流的现象即群体感应（Quorum sensing，QS），QS广泛存在于微生物群体中，且可以调控特定基因尤其是很多致病基因的表达。群体感应淬灭（Quorum quenching，QQ）是基于群体感应现象提出的新型病害防治策略，即通过抑制信号分子的合成、监测或对信号分子进行酶降解、修饰的途径来干扰群体感应以达到防治病害的目的。利用群体感应淬灭酶（Quorum quenching enzymes）降解微生物信号分子，是目前毒性最小、最为有效的群体感应淬灭途径。迄今为止，多种细菌信号分子的群体感应淬灭酶都已有报道，其中，酰基高丝氨酸内酯（N-acyl homoserine lactones，AHLs）和顺-11-甲基-2-癸烯酸（cis-11-Methyl-2-dodecenoic acid）群体感应淬灭酶研究最为深入。综述并分析了群体感应淬灭酶及其病害防治的研究现状、存在的问题和未来研究方向，为今后发展新型绿色安全病害防控措施提供关键理论和技术支撑。

基于木糖异构酶途径的木糖发酵酿酒酵母菌株构建研究进展

李云成, 孟凡冰, 苟敏, 孙照勇, 汤岳琴

2017, 33(10): 88-96. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0448

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通过异源表达木糖代谢途径，构建能高效发酵木糖产乙醇的工业酿酒酵母菌株，对木质纤维素燃料乙醇的开发具有重要意义。与氧化还原途径相比，木糖异构化途径的表达不会因辅酶不平衡而造成中间产物木糖醇的累积，因此被视为是理想的木糖代谢途径。在木糖异构途径的表达过程中，选择工业酿酒酵母作为出发菌株进行木糖异构酶途径的表达具有突出优势。同时，提高木糖异构酶基因xylA的表达效率对木糖异构菌株的构建至关重要。另外，在对XI菌株进行代谢工程改造时，GRE3的敲除、木糖转运的提升、木糖代谢途径的定向改造等均能有效改善菌株发酵木糖产乙醇的能力。除此之外，进化工程也是提升XI菌株木糖发酵效率的重要方法之一。而在相关机理阐释和改造策略的制定过程中，组学技术已显示出强大的功能。综述了近年来木糖异构酶途径在酿酒酵母中的表达研究进展，同时还对相关研究存在的问题进行了分析。

漆酶可降解底物种类的研究进展

张泽雄, 刘红艳, 邢贺, 马钰

2017, 33(10): 97-102. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0417

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漆酶是一种含铜离子的多酚氧化酶，广泛存在于植物及真菌中。漆酶含特有的铜离子，其功能为传递结构中的电子，使漆酶具有了较强的氧化还原能力，能与木质素、胺类化合物、芳香化合物等底物发生作用，且大多数反应的唯一产物为水。目前，漆酶在降解多种有毒物质和有害污染物方面表现出高效、成本较低的特性，如白腐真菌所产的高水平漆酶已广泛成熟应用在工业废水处理等生物整治和修复领域。近年来最新研究利用载体固定化酶的技术使漆酶能够在使用后回收反复利用且更具有稳定性，这降低成本的同时还保持了漆酶催化氧化的特性，克服了不少漆酶在解决环境污染中出现的问题。利用介体的介导作用解决了漆酶氧化还原电势较低的问题，大量增多了可降解底物的种类，使其在废水处理、污染物降解、土壤修复、工业染料漂白等领域的应用前景更广阔。对现有漆酶应用于各领域进行研究总结，综述了降解各领域中的有害污染物等底物种类，提出了利用漆酶的降解过程中的现有不足和改进方向，以期为生物法降解环境污染物的研究提供参考。

镉污染土壤修复技术研究

高宇, 程潜, 张梦君, 朱振宇, 胡婷婷, 杨宇

2017, 33(10): 103-110. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0336

摘要 ( 356 )

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镉是一种毒性较强的重金属元素，易被动植物吸收富集而产生危害。目前，镉及镉化合物被广泛应用，导致越来越多的土壤被镉等重金属污染，环境问题也变得越来越突出，因而土壤镉污染的防治与修复技术受到诸多学科的高度重视和研究。综述了我国近年来常用的修复技术，如电修复、生物修复等，讨论了不同修复技术的修复机制、应用和优缺点，并对未来重金属修复技术的研究方向进行了展望，旨为镉等重金属修复提供理论依据。

转基因作物对土壤微生物多样性影响的研究方法

梁晋刚, 张秀杰

2017, 33(10): 111-116. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0491

摘要 ( 305 )

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土壤微生物是土壤生态系统的一个重要组成部分，对土壤中的生物化学循环起着不可替代的驱动作用。转基因作物在生长过程中会不可避免地与土壤微生物发生交流，开展转基因作物对土壤微生物群落影响的研究对于科学评价转基因作物的潜在风险具有重要意义。随着现代生物技术的不断发展，土壤微生物多样性及其分析方法已经从传统的分离培养发展到从种群角度去研究整个土壤微生态系统内的微生物。但是由于土壤微生物的各种特性（如大部分不可培养、体积微小及群体效应等）和仪器设备检测性能的局限性，单一的研究方法会存在一些弊端，还需要结合其他的手段共同研究土壤生态系统中的微生物多样性。目前，人们对土壤微生物多样性的研究主要包括物种多样性、功能多样性、结构多样性及遗传多样性等4个方面，国内外关于转基因作物对土壤微生物多样性及其群落结构影响的研究方法很多，对常见的研究方法进行了总结，并提出了今后转基因作物对土壤微生物多样性及群落结构影响的研究策略。

以核糖体蛋白质鉴别铜绿微囊藻的应用分析

江文静, 张军毅, 杜阳, 孙丽伟

2017, 33(10): 117-124. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0268

摘要 ( 242 )

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旨为研究以核糖体蛋白质为生物标识物的基质辅助激光解吸/电离平衡飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）法鉴别混合及实际蓝藻样品的可行性。通过机械破碎和高速离心的前处理步骤获取待测蓝藻样品的核糖体蛋白质组分，使蛋白质原位结晶后进行MALDI-TOF MS测定，并选择特定的13个核糖体蛋白质为生物标识物进行蛋白质组学分析。结果表明在筛选的最优实验条件下，模式藻株铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）能在混合样品中被精确鉴别出，标识物特征峰的检出率均大于75%，通过对不同藻细胞密度的样品测定，混合蓝藻样品中M. aeruginosa的最低生物量检出限为2.88×10^{6cell，所占比例为37%，核糖体蛋白质特征峰值的误差在合理范围内；M. aeruginosa在太湖实际蓝藻样品中也被成功鉴别出，特征峰的检出率为76.9%。综合分析表明，基于核糖体蛋白质为生物标识物的MALDI-TOF MS法能成功应用于混合和实际蓝藻样品的鉴别且可能成为未来实际水体中蓝藻日常监测的手段。}

花生根际多功能高效促生菌的筛选鉴定及其效应研究

刘晔, 刘晓丹, 张林利, 吴越, 王国文, 汪强, 姜瑛

2017, 33(10): 125-134. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0233

摘要 ( 324 )

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为了获得具有固氮、解磷解钾及合成生长素的多功能花生根际促生菌（PGPR），提高和改善河南花生种植区的花生产量和品质。从华北地区花生根际砂质潮土中筛选出5株多功能促生菌HS4、HS7、HS9、HS10、HS11，通过对其各功能指标的对比挑选出菌株HS9，其固氮酶活性、解磷解钾以及产IAA能力分别达到15.53 nmol C₂H₄/h·mL、279.23 mg/L、22.5 mg/L和40.96 mg/L。经形态观察、生理生化指标以及16S rDNA保守序列鉴定，确定该菌株为弯曲芽胞杆菌（Bacillus flexus）。最后通过花生盆栽实验验证其促生能力。盆栽实验表明：接种HS9能显著提高土壤中速效磷、钾含量，极显著地提高了土壤中IAA的含量；植株的根总长、根表面积、根体积和根尖数分别增加了109.60%、84.30%、76.08%和386.24%，促进植株对养分的吸收和利用，提高植株生物量以及养分含量；植株鲜重、株高、叶绿素值（Soil and plant analyzer development，SPAD）及氮、磷、钾含量分别提高了70.05%、28.35%、16.06%、23.11%、83.04%和23.95%。该多功能菌株对花生具有良好的促生作用，具有广阔的农业应用前景。

产聚谷氨酸菌株的筛选及菌株发酵液对玉米幼苗抗旱性的作用

贾艳萍, 殷爱鸣, 孙艳梅, 程首涛, 王旭明

2017, 33(10): 135-142. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0699

摘要 ( 274 )

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聚谷氨酸（poly-γ-glutamic acid，γ-PGA）作为新型生物保水剂，具有重要的农业应用价值。从纳豆和豆豉样品中分离筛选到2株聚谷氨酸产生菌Y2与P1。经形态、生理生化特征以及16S rRNA 序列分析，鉴定为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。研究分析聚谷氨酸产生菌发酵液对土壤持水性以及干旱胁迫下玉米抗旱能力的影响。结果表明，Y2和P1菌株发酵液对土壤水分蒸发有明显的减缓效果。与对照相比，施加聚谷氨酸发酵液土壤含水率提高近4%。同时增强玉米幼苗的抗旱性，显著提高了玉米幼苗地上部和地下部生物量。菌株P1的发酵液可使玉米幼苗的地上与地下生物量分别提高40.70%与19.59%。BiologECO结果显示，添加菌株Y2和P1的聚谷氨酸发酵液未显著影响土壤中常见微生物群落的代谢多样性和均度。本研究的聚谷氨酸发酵液是一种安全的生物保水剂，可扩大应用于田间生态系统，以增强土壤保水性及植被的抗旱能力。

根皮苷降解真菌的筛选、鉴定及降解特性研究

刘淑艳, 王芳, 王建宇, 林榕姗

2017, 33(10): 143-147. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0536

摘要 ( 280 )

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筛选高效降解根皮苷的功能菌以期为生物降解根皮苷、缓解苹果连作障碍奠定基础。采用以根皮苷为唯一碳源选择性培养基筛选菌种，对筛选的菌种进行生理生化和分子生物学鉴定，并研究了不同培养条件下的降解特性。结果显示，从环渤海苹果主产区的12个县市地区的苹果根际土壤中筛选出一株能够高效降解根皮苷的菌株AMCC300110，经形态学和分子生物学方法初步鉴定该菌为土曲霉（Aspergillus terreus），该菌在根皮苷初始浓度为2 mmol/L、pH5.0，接种量2%条件下，40℃、160 r/min摇床培养96 h，降解率可达88.96%。降解特性研究结果表明，不同培养条件下摇床培养12 h，该菌分别在pH为5.0，培养温度40℃，初始根皮苷浓度为6 mmol/L时有最大的降解率，同时该菌还具有广谱降解酚酸的能力。通过选择性培养基筛选得到一株土曲霉，该菌具有高效降解根皮苷的能力，在生物降解酚酸类自毒物质，缓解苹果连作障碍方面有一定的应用潜力。

多功能固氮菌筛选及其在土壤生态修复中的应用

毛晓洁, 王新民, 赵英, 周义清, 孙建光

2017, 33(10): 148-155. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0678

摘要 ( 349 )

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以固氮酶和ACC（1-aminocyclopropane-1- carboxylate，1-氨基环丙烷-1-羧酸）脱氨酶活性为指标筛选功能菌株，研制菌剂，用于修复生荒地土壤生态。采用乙炔还原法测定菌株固氮酶活性；比色法定量测定ACC脱氨酶活性；PCR扩增得到菌株16S rRNA，通过序列分析、比对研究菌株的系统发育地位；通过形态、生理生化特征和16S rDNA序列比对鉴定菌种。结果显示，筛选到固氮酶活性大于9 nmol/（h·mg）的菌株共计47株，其中43株的固氮酶活性大于阳性对照固氮菌剂生产菌株圆褐固氮菌ACCC11103。筛选到产生ACC脱氨酶的菌株20株，ACC脱氨酶活性为0.326-21.980 μmol/（h·mg）。将筛选到的功能菌株接种小白菜测试促生效应，其中47株使普通白菜（Brassica campestris）鲜重增加。16S rRNA测序鉴定显示筛选到的51株功能菌株系统发育地位上属于农杆菌、节杆菌、芽孢杆菌、伯克氏菌、鞘氨醇杆菌、屈挠杆菌、剑菌、肠杆菌、溶杆菌、微球菌、类芽孢杆菌、叶杆菌、假单胞菌、根瘤菌、中华根瘤菌、芽孢乳杆菌等16属31种。选取高效菌株7012、7134、7144和7164作为核心菌株制备了固氮多功能菌剂，应用于生荒地，试验地土壤微生物数量显著提高，土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、纤维素酶、木聚糖酶活性极显著高于未施用菌剂的对照处理。多功能固氮菌制剂对于提高生荒地土壤生物活性、改善土壤生态环境具有重要作用和应用价值。

一株抗锌菌的分离鉴定及其对印度芥菜修复锌污染土壤的影响

陈徉, 宋天顺, 周国玲, 谢婧婧

2017, 33(10): 156-162. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0587

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从受重金属污染土壤中筛选得到1株对锌有较高抗性的微生物，经鉴定该菌株为芽孢杆菌属。在不同实验条件下考察该菌株去除Zn²⁺的性能，结果表明：在Zn²⁺初始浓度为300 mg/L，温度为37℃，接种量为5%的情况下，去除Zn²⁺的效果最好，12 h去除率可达到94%；进一步利用盆栽试验，研究了添加不同浓度菌株对印度荠菜富集土壤中锌的影响。结果发现，在添加量为40 mL菌液下（1×10⁹ CFU/mL），印度芥菜地上部分和地下部分锌含量，相较对照组分别提高56.1%和24.3%，这说明菌株可以提高锌弱酸提取态的含量。

咪唑乙烟酸降解菌的分离鉴定及降解条件优化

吕翻洋, 许泽华, 毛晓洁, 孙建光

2017, 33(10): 163-168. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0076

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分离、鉴定除草剂咪唑乙烟酸降解菌IM9603并优化其降解条件。通过形态学，生理生化反应，16S rDNA初步鉴定该菌株分类地位，利用Box-Behnken优化该菌株对咪唑乙烟酸的降解条件。结果显示，初步鉴定该菌株属于表短杆菌属，在条件（pH5.5，温度26.2℃，接菌量1 mL（OD₆₀₀=1））下降解能力最强，菌株IM9603在咪唑乙烟酸初始浓度为50 mg/L 的条件下在7 d内降解率可达93.08%。分离出的咪唑乙烟酸降解菌属于Brevibacterium epidermidis菌株，该菌株对咪唑乙烟酸具有较高的降解能力，在环境修复方面存在潜在的应用前景。

一株镍抗性和石油烃降解菌的分离鉴定及其生物学特性

马永松, 李琋, 李珍珍, 王佩洁

2017, 33(10): 169-177. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0687

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从四川省长宁-威远地区页岩气开发井场重度污染区的土壤中，筛选出一株镍抗性和石油高效降解菌株，研究其生物学特性和部分生理生化指标。将种子液接种在原油重金属液体培养基中，30℃、130 r/min条件下分别培养7 d探究该菌株对金属镍离子的抗性和对总石油烃（Total petroleum hydrocarbon，TPH）的降解率，以及经生理生化实验、形态观察和16S rDNA对该菌株鉴定分析。结果显示，该菌株对Ni²⁺的耐受性可达300 mg/L，对Ni²⁺的去除率和吸附率分别达到了56.64%和52.16%，同时对总TPH的降解率达到35.65%。确定该菌种属柠檬酸杆菌属（Citrobacter sp.），命名为Citrobacter farmeri strain M1。该菌株的最适生长温度为30℃，最适生长pH范围为7-9，最适C∶N为10∶1和盐最高耐受度可达5%。该菌株有较好的石油降解能力并对金属镍有较强的抗性，适用于石油重金属混合污染土壤的修复。

污染河流土著异养硝化菌的筛选及其鉴定

刘攀龙, 于鲁冀, 李廷梅, 范铮, 陈涛

2017, 33(10): 178-183. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0252

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利用以琥珀酸钠和硫酸铵为唯一碳源和氮源的选择培养基从贾鲁河污染水体中筛选异养硝化菌，采用富集、梯度稀释涂布平板和平板划线分离的方法对菌种进行分离纯化，结合16S rDNA分析、生理生化特性和氮转化特点对菌种进行鉴定。结果表明，从水体中共分离出的63株纯菌株中，经鉴定其中3株菌为异养硝化菌，包括1株硝化假单胞杆菌（Pseudomonas nitroreducens）和2株门多萨假单胞杆菌（Pseudomonas mendocina），对氨氮去除率分别为91.8%、89.8%、81.4%。

陶厄氏菌Thauera sp. K11对酚类化合物降解作用及途径研究

乔能虎, 张静静, 刘德健, 汤孝胜, 郗丽君, 刘建国

2017, 33(10): 184-190. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0452

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旨在分析陶厄氏菌属（Genus Thuaera）中的一株菌株Thauera sp. K11对含酚废水中酚类化合物的降解作用和途径。以石化污水厂分离菌株K11为研究对象，克隆其16S rRNA基因和关键酶基因，并进行系统发育分析，在基因水平探究苯酚降解机理；利用气相色谱技术检测酚类化合物降解效果和苯酚降解机理。结果显示，利用16S rRNA系统学分析发现K11是陶厄氏菌属的一株细菌。该菌对11种酚类化合物具有降解作用，其中5种酚类化合物72 h的降解率>90%。克隆并获得了K11的苯酚羟化酶和邻苯二酚双加氧酶基因。酶活性测定表明，K11通过苯酚羟化酶催化苯酚转化为邻苯二酚，然后利用邻苯二酚-2，3-双加氧酶催化产生2-HMSA。陶厄氏菌Thauera sp. K11是一株能够降解多种酚类化合物的菌株，具有较强的酚类污染物降解能力，其通过苯酚→邻苯二酚→2-HMSA途径进行苯酚降解。

黑曲霉发酵菌渣对臧红T的吸附研究

魏姜勉, 鲁雷震, 焦国宝, 刘家扬, 陆隽鹤

2017, 33(10): 191-198. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0196

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将糖化酶发酵生产过程中产生的黑曲霉菌渣作为一种复合吸附剂进行了染料吸附研究，以挖掘其吸附潜力。首先对菌渣的理化性质进行了分析，然后以臧红T为模型染料，考察了几种因素（接触时间、溶液温度、吸附剂量、初始浓度和盐离子）对吸附的影响，并将所得数据用等温吸附方程、动力学方程和热力学方程进行了模型拟和。结果表明，吸附可在2 h内达到平衡，吸附过程符合准二级动力学模型，属于化学吸附，膜扩散模型比内扩散模型更适合解释吸附行为；温度对吸附有促进作用，吸附过程是一个自发的吸热反应；通过Langmuir方程可计算出最大单分子层吸附容量为166.67 mg/g，但Freundlich能更好的描述吸附行为，说明菌渣表面存在多个不同的吸附位点。此外，菌渣投加量和钠离子浓度均可影响吸附效果，染料去除率最高可达91%。

黄河入海口水体细菌群落多样性及分布特征

位光山, 张嘉炜, 李明聪, 高峥

2017, 33(10): 199-208. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0568

摘要 ( 273 )

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黄河入海口地处黄河、渤海湾与莱州湾交汇处，地理位置独特，微生物资源丰富，但关于该地区水体细菌群落的研究非常有限。以环境独特的黄河口为切入点，运用16S rDNA克隆文库法，旨在研究黄河口水体细菌群落多样性及分布特征。结果显示，从4个不同样点共得到11个门、18个纲、39个科、53个属的细菌。优势类群为变形菌门（α-、β-和γ-变形菌纲）、放线菌门、拟杆菌门和蓝细菌门。功能注释显示黄河口水体细菌主要参与碳、氮、硫等元素循环。基于物种组成或群落功能的聚类分析均可根据采样点聚为明显的两个分支——A、B和C、D。斯皮尔曼相关性分析（Spearman correlation analysis）及冗余分析（Redundancy analysis）表明环境因子（溶解氧、盐度及氮营养盐）对水体细菌群落结构及功能有显著影响。研究表明，黄河入海口水体细菌群落结构受黄河及环境因子影响呈现出不同的空间分布特征。本研究期望为初步掌握黄河河口及其邻近海域水体细菌多样性状况提供一定的参考，对进一步改善该区域河流和海洋环境提供数据支持，以及有助于该区域微生物资源的开发及水体生态系统的保护。

大青山不同树种根围土壤酶活性与微生物群落丰度的研究

张星, 李敏, 姚庆智, 铁英, 魏杰, 陈丽霞

2017, 33(10): 209-216. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0296

摘要 ( 269 )

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针对大青山山地森林不同树种的根围土壤，探讨微生物丰度与土壤酶活性之间的联系以及受控因子。利用荧光实时定量PCR方法研究不同树种土壤微生物丰度的变化情况，分析土壤β-葡萄糖苷酶（βG）、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和过氧化物酶（Pod）活性以及土壤理化性质的变化趋势。采用主成分分析（PCA）和皮尔森相关性分析方法研究土壤理化因子对土壤微生物群落丰度的影响。结果显示，土壤理化性质和微生物细菌、真菌群落丰度从春季到秋季均显著增高，如有机碳、全氮、微生物量碳和氮数量及细菌、真菌丰度等；大青山森林土壤βG、Pod酶活性夏季较高，而NAG酶活性秋季较高。皮尔森相关性分析表明大青山不同树种土壤酶活性与土壤微生物丰度有明显的相关性。与NAG酶活性极显著正相关（P<0.05）；与Pod酶活性呈极显著负相关（P<0.05）；而βG只与细菌群落丰度呈极显著负相关（P<0.05）。土壤理化因子（有机碳、全氮、微生物量碳氮）与土壤微生物群落丰度均表现为极显著正相关。主成分分析认为，土壤有机碳、全氮、微生物量碳和氮、细菌和真菌群落丰度、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶等可作为影响不同树种根围土壤养分特性的重要因子。在大青山山地森林生态系统，不同树种对土壤理化指标、土壤微生物丰度和土壤酶活性影响较大，并且随着季节变化响应较强。理化指标和土壤微生物群落丰度是调控大青山森林植被根围土壤微生物群落的主要生态因子。

有机质对城市湿地微生物丰度的影响

谢佳, 马晓航, 代嫣然, 吴娟, 向东方, 成水平

2017, 33(10): 217-224. doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0528

摘要 ( 238 )

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城市湿地不仅面临着外源有机质负荷不断增加的问题，而且湿地表层土壤的有机质在城市建设过程中会被破坏。通过外加樟树树叶浸出液，利用实时荧光定量PCR技术，模拟研究了外源有机质增加对湿地土壤表层微生物丰度影响。结果表明，土壤结构的改变显著影响细菌、古菌及氮循环各环节功能基因的丰度。土壤有机质含量下降，细菌及氮循环相关功能基因的丰度都显著降低（P<0.05）。同时提高上覆水中的外源氮和DOM含量会显著促进湿地微生物以及氮功能基因丰度的增加。外加DOM会显著影响NO₂--N向N₂O、NO的转化过程的两个基因。

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2017, 33(10): 300.

摘要 ( 118 )

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