《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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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—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)
  • 《城市环境所植物特性调控叶际微生物组研究取得进展》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2023-11-10
    •     近日,中国科学院城市环境研究所朱永官团队以土壤-植物(蔬菜)系统中的原生生物为研究对象,采用高通量测序、全基因组测序、流式细胞分选、高通量荧光定量技术,探索原生生物群落的动态特征、功能角色及其与病原菌的相关关系。 “同一健康”概念指出人类的健康与土壤、植物等自然生态系统的健康密不可分。原生生物作为土壤-植物系统微生物组中不可或缺的组成部分,影响生态系统的功能与健康。研究各类群原生生物的特征与功能,是探究原生生物对环境与人类健康影响的必要前提。蔬菜叶际作为微生物从土壤-植物系统传播到人类中的重要载体,贮存着威胁人类健康的病原菌与耐药菌——它们的定殖受到原生生物捕食压力的影响。然而,目前关于原生生物与人类病原菌相关关系的研究有限,缺乏原位考察蔬菜叶际原生生物及其内生病原菌互作关联的视角。因此,研究对不同施肥处理下种植不同蔬菜的土壤-植物系统内叶际、根际、非根际土壤中各类群原生生物在蔬菜生长过程中的动态组成、驱动因素、组装机制及微生物共发生模式进行考察。进一步,以超市中的生食蔬菜为研究对象,科研人员挖掘了原生生物内生病原菌基因组的抗生素抗性与毒力特征,解析了叶际原生生物与人类病原菌的潜在关联。     盆栽实验结果表明,土壤原生生物的多样性是叶际原生生物多样性的7倍。吞噬型原生生物是土壤中多样性最高的原生生物类群,根际土壤的代表原生生物,也是微生物互作网络中主要的跨界连接者,在植物生长早期可能主要受到植物根际确定性招募的影响。光养型原生生物具有最广的生态位宽度,是叶际原生生物的主导类型,也是土壤微生物互作网络中主要的原生生物模块枢纽和内部连接核心。寄生型原生生物则作为边缘者较少参与微生物间的互作。有机施肥是驱动原生生物群落变化的首要因素,降低了原生生物的多样性、抑制了原生生物内部的相互作用,却增加了根际土的潜在健康风险。上述研究较为系统地阐明了土壤-植物系统中各类原生生物的特征,为探索原生生物功能、维护环境与人类健康奠定了基础。     超市蔬菜采集结果表明,蔬菜种类强烈塑造了叶际原生生物的群落组成并影响了人类病原菌标记基因的分布。其中,韭菜叶际原生生物的多样性和病原菌标记基因(HPMGs)丰度最高。研究人员在90%的蔬菜叶际样本中检出26种潜在人类病原菌。其中,金黄色葡萄球菌和肺炎克雷伯菌丰度最高。随机森林模型指出吞噬型原生生物是叶际HPMGs总丰度变化的关键指示者。其中,在关键原生生物Colpoda体内分离出多种人类潜在耐药病原菌,包括携带毒力因子 (VFs) 和ARGs数量最多的硝基还原假单胞菌,以及具有较临床参考菌株更高毒力潜力的嗜麦芽窄食单胞菌和木糖氧化无色杆菌。同时,研究显示,内生菌基因组中的VFs、ARGs和金属抗性基因高频共存且具有共选择及共转移的潜力,这可能有助于内生菌在原生生物体内的存活。该研究揭示了吞噬型原生生物是蔬菜叶际耐药病原菌的传播载体,并强调了吞噬型原生生物的捕食压力可能是病原菌与耐药菌出现与传播的重要驱动力。