《城市污水管网中微生物群落分布与有机物生物代谢的协同变化》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2018-02-14
  • 在1200米试验下水道系统中研究微生物群落的分布特征和生物多样性。结果表明,发酵菌(FB)、产氢乙酸菌(HPA)、硫酸盐还原菌(SRB)和产甲烷古菌(MA)等微生物从开始到结束沿着下水道系统发生了显着变化。功能性微生物的分布可诱导底物转化并导致小分子有机物(即乙酸、丙酸和氨基酸)的积累。然而,这些微生物诱导的底物转化受环境因素如氧化还原电位、pH和溶解氧的影响。下水道环境条件的变化导致主导生物反应的变化。FB在下水道开始时富集,而SRB和MA在最后被发现。此外,根据微生物群落的史皮曼等级相关分析,确定了沿着下水道的微生物群落分布和有机物代谢之间的环境因素和底物的共同变化。本研究可为理解污水处理厂运行过程中污水质量变化提供理论依据,从而促进污水处理设计和运行的优化。

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  • 《PNAS:颗粒沉降促进海洋微生物群落的垂直联系》

    • 来源专题:中科院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:mall
    • 发布时间:2018-08-09
    • 海洋是地球上最大的生态系统之一,并由原核生物主导着海洋生物生物量和生物多样性。颗粒下沉是一种将物质输送到深海的普遍机制,在全球碳循环中起着重要作用。但这一过程是否能够将表层与深海中的原核生物群落多样性连接起来,又是否在全球范围内普遍存在,尚未可知。2018年7月17日,发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上的一项研究《下沉颗粒促进海洋微生物群落的垂直连通性》(Sinking particles promote vertical connectivity in the ocean microbiome)对该过程的作用进行了论述。研究表明表层和深海原核生物群落之间紧密相连,构成了一个巨大的“海洋元群落”(oceanic metacommunity ),其中的相互作用是通过下沉颗粒的运输来实现。这种由下沉颗粒介导的垂直扩散是深海原核生物群落形成的动力来源。 在海洋光层中形成的有机颗粒的沉降是将表层碳输送到深海中的主要形式。下沉的颗粒物非常适宜海洋微生物定殖,暗示着下沉颗粒可能在沉降过程中将表层微生物群落转移到深海层中。研究人员通过对16S rRNA基因的Illumina测序来探索海洋微生物组的垂直连通性,一方面表征出与颗粒大小尺度相关的海洋微生物群落的组成,另一方面检测微生物群落在位于大西洋、太平洋和印度洋等不同地区站点的从海平面到水下4000米的群落组成变化。研究发现,在深海中最丰富的原核生物也存在于海洋表层中,并且这种垂直的群落连通性似乎主要通过大型沉降颗粒来实现。因为在整个水体里的大沉降颗粒中的微生物群落具有最高的系统发育相似性,而不依附于沉降颗粒的微生物群落则在垂直水平分布上相对孤立。研究进一步发现,在表层水中发生的微生物定殖沉降颗粒的过程在一定程度上决定了海洋微生物群落的组成和垂直分布。 该研究发现全球海洋微生物组在整个水体中表现出强烈的垂直连通性。并阐明了这种连接是通过颗粒沉降将定殖其上的表层群落引入深海,突出了沉降颗粒作为微生物运输载体的驱动作用。但是沉降颗粒的组成和下沉率的变化又会如何影响深海群落?又或者,沉降后的微生物是否会回到表层海洋,是否可能存在将它们带回表层的分散机制?这些将是科学家们未来关注的重点。 (刘晓琳 编译)
  • 《深海极端环境发现不同寻常的微生物群落 》

    • 来源专题:中科院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:mall
    • 发布时间:2017-08-03
    • 日本海洋科学与技术研究所(JAMSTEC)的AsahikoTaira发现,由地幔岩石蛇纹石化而产生的高碱性泉水中存在不同寻常的微生物群落基因组。 2011年和2012年,研究人员于加州北部的Cedars采集样本,此地的蛇纹岩化十分活跃,水与橄榄岩等超富地幔岩石发生反应,生成一套新的矿物,包括蛇纹石、超碱性流体、甲烷等,与此同时排出pH11或以上的高碱性液体。这种环境可能在地球早期很常见,因此,蛇纹石化环境被认为是早期微生物生存的条件。 根据对样本微生物的基因组分析,科学家在恶劣地质条件的泉水中发现了微生物的基因中有史以来最小的基因组。此外,尽管深水食源泉中的微生物群落主要由细菌主导,但宏基因组和基因组草图数据并没有包含细菌类型的ATPase基因;它们要么是有一种古细菌的ATPase,或者根本就没有可识别的ATP酶。这么一组古老而高度保守的酶是一种不同寻常的分布。这一现象不是由于pH的原因,因为在Cedars附近浅海海水区域存在一个嗜碱菌群落。 在Cedars的深水中,检测到的微生物在分类学上均被归为Candidate Phyla Radiation (CPR),这些微生物细胞和基因组尺寸都非常小,且缺乏独立生命所需的许多基因,因此其生存方式仍然未知。然而,根据科学家对基因组复制率的分析,这些细菌在蛇纹石化环境下的地下水中活跃地进行着基因组复制活动。这些细胞聚集在矿物颗粒状结构上,在蛇纹石或橄榄岩矿物中这些结构具有类似的元素成分。 以上发现表明,蛇纹石化可能为揭示深层地表环境中的基因、基因组、微生物和群落的进化以及地球早期生命奥秘提供了重要线索。 研究成果题为:“Unusual metabolic diversity of hyperalkaliphilic microbial communitiesassociated with subterranean serpentinization at The Cedars”,发表在7月21日的《International Societyfor Microbial Ecology》(ISME)期刊上。 (刘思青 编译)