摘要:

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摘要:【目的】热液羽流影响区包括热液羽流流经区域和羽流中性浮力层下方受热液颗粒物影响的区域。随着热液羽流的演化，热液羽流影响区内微生物群落的结构组成也会发生相应的变化，但是，由于观测和取样困难等原因，迄今热液羽流影响区不同空间位置微生物的群落结构特征及其在月际尺度上的演化尚不清楚。【方法】中国大洋49航次在卧蚕1号热液喷口东南侧300 m处投放了沉积物捕获器锚系，在不同离底高度开展了为期18个月的观测和时序采水。本文采用Illumina MiSeq高通量测序技术对水样中的微生物类群进行测序分析，结合现场实时探测的浊度异常资料，研究卧蚕热液区附近中性浮力羽流和热液颗粒沉降区细菌群落结构的特征和演化及其影响因素。【结果】结果表明，样品中细菌群落以γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、弯曲菌纲(Camplylobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、拟杆菌纲(Bacteroidia)、梭菌纲(Clostridia)和脱硫叶菌纲(Desulfobulbia)为主。在时间上，优势类群的相对丰度随浊度起伏发生变化，当浊度异常值升高时，弯曲菌纲相对丰度增加，α-变形菌纲相对丰度减少；在空间上，热液颗粒沉降区样品(离底40 m)中弯曲菌纲的平均相对丰度更高，中性浮力羽流(离底300 m)γ-变形菌纲的平均相对丰度更高。【结论】研究区受到了热液羽流的动态影响，当热液活动增强时，弯曲菌纲相对丰度显著增加，α-变形菌纲相对丰度减少；下方羽流颗粒沉降区比上方中性浮力羽流区含有更丰富的弯曲菌纲，而γ-变形菌纲则在中性浮力羽流更加富集。热液输入物质和硫化物颗粒的含量差异可能是造成热液羽流影响区内微生物时空间异质性的主要因素。

摘要:【目的】探究滇藏地区热泉沉积物微生物及arxA基因的多样性及其影响因素。【方法】采用Illumina MiSeq高通量测序技术和统计学的分析方法,针对3个滇藏地热区的22个样点,进行地球化学分析及微生物多样性分析,并分析其与环境因子之间的相关性。【结果】沉积物微生物群落主要门类及其丰度占比为Chloroflexi(21.27%)、Deinococcus-Thermus(17.25%)、Aquificae(13.39%)、Proteobacteria(9.27%)、Acetothermia(8.3%)、Bacteroidetes(4.96%)与Crenarchaeota(4.57%);具有arxA基因的微生物主要门类及其丰度占比分别为Proteobacteria(64.87%)、Bipolaricaulota(9.55%)、Deinococcus-Thermus(6.42%)与Crenarchaeota(4.05%);不同地热区优势种群有所差异,主要受温度、pH值、砷浓度、总溶解固体(TDS)及海拔等因素的影响,Mantel检验呈显著相关性(P<0.001)。【结论】沉积物中具有arxA基因的微生物主要以Proteobacteria为主;不同地热区受到不同环境因子及地理隔离因素的影响,优势群落存在一定地理分布差异;然而,其中具有arxA基因的微生物与pH值无相关性,主要受控于海拔、砷浓度、TDS与空间因素等,体现了此类微生物生理代谢特征的差异性与特殊性。

摘要:【目的】当前对全球冷泉生态系统微生物生态学研究显示，冷泉生态系统中主要微生物类群为参与甲烷代谢的微生物，它们的分布差异与所处冷泉区生物地球化学环境密切相关。但在冷泉区内也存在环境因子截然不同的生境，尚缺乏比较冷泉区内小尺度生境间微生物多样性和分布规律的研究。本研究旨在分析南海Formosa冷泉区内不同生境间微生物多样性差异，完善和理解不同环境因子对冷泉内微生物群落结构的影响。【方法】对采集自南海Formosa冷泉区不同生境(黑色菌席区、白色菌席区和碳酸盐岩区)沉积物样本中古菌和细菌16S rRNA基因进行测序，结合环境因子，比较微生物多样性差异，分析环境因子对微生物分布的影响。【结果】发现在Formosa冷泉内的不同生境中，甲烷厌氧氧化古菌(anaerobic methanotrophic archaea，ANME)是主要古菌类群，占古菌总体相对丰度超过70%；在菌席区ANME-1b和ANME-2a/b是主要ANME亚群，碳酸盐岩区则是ANME-1b。硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria，SRB)和硫氧化菌(sulfur-oxidizing bacteria，SOB)是冷泉各生境内细菌的最主要类群，二者均占细菌总体相对丰度的20%以上，其中Desulfosarcinaceae占SRB的50%以上，Sulfurovaceae和Sulfurimonadaceae共占SOB的90%以上；其他占细菌类群超过10%的还有Gammaproteobacteria和Chloroflexi。通过对甲烷代谢保守功能基因mcrA(methyl coenzyme-M reductase alpha subunit)、硫酸盐还原保守基因dsrA (dissimilatory sulfite reductase alpha subunit)的定量PCR结果发现mcrA基因拷贝数为10⁹–10¹⁰ copies/g (湿重)，dsrA基因拷贝数为10⁸–10⁹ copies/g (湿重)，均高于非冷泉对照区沉积物1–2个数量级。群落分析结果显示冷泉区不同生境间的群落结构存在显著差异，且多因素分析的结果显示不同生境中微生物多样性和分布与甲烷、硫化氢、硫酸盐以及溶解性无机碳(dissolved inorganic carbon，DIC)浓度显著相关。【结论】本研究通过对冷泉区内菌席区和碳酸盐岩区异质性生境的微生物多样性进行分析，发现主要的微生物类群均为参与甲烷(厌氧甲烷氧化)和硫(硫酸盐还原、硫氧化)代谢的微生物，但不同生境中微生物多样性和分布差异明显，主要受控于甲烷、硫酸盐、硫化氢和DIC等环境因子。

摘要:【目的】冷泉系统广泛存在于大陆边缘地区,其典型特征是在海底渗漏出大量富含以甲烷为主的碳氢化合物和硫化氢等成分的低温流体。冷泉也因其独特的地球化学条件孕育着独特的原核微生物群落结构,然而,原核微生物组成与冷泉环境之间的响应关系却并不清楚。【方法】本文以莫克兰大陆边缘活跃冷泉区沉积物柱状样为研究对象,沿深度剖面分析了沉积物中的CH₄以及孔隙水SO₄^2-、H₂S浓度等关键地球化学参数,并基于16S rRNA基因高通量测序对冷泉沉积物原核微生物的群落结构及其空间变化进行了系统分析。【结果】根据其硫酸盐-甲烷浓度剖面特征,从上向下,将沉积物垂向剖面划分为硫酸盐还原区(SZ)、硫酸盐-甲烷转换区(SMTZ)和产甲烷区(MZ)。通过原核微生物α多样性与基因定量研究发现,随着深度增加微生物多样性与丰度呈逐渐降低的趋势。16S rRNA基因高通量测序结果表明,SZ中以硫氧化细菌γ-变形菌纲、α-变形菌纲和埃普西隆杆菌门为主,且以硫酸盐为电子受体的与有机质降解相关的原核微生物JS1、绿弯菌门、洛基古菌纲、深古菌纲及底栖古菌纲的相对含量也较高;SMTZ存在较高含量的ANME-1a、ANME-1b与SEEP-SRB1,它们耦合介导着硫酸盐还原和甲烷厌氧氧化(SR-AOM)过程。此外,深古菌纲及绿弯菌门的普遍存在说明,除甲烷外,沉积物中还可能存在其他烃类化合物。【结论】通过对莫克兰大陆边缘冷泉渗漏区沉积物中原核微生物群落结构的研究,发现细菌和古菌群落组成与冷泉系统独特的地球化学环境具有密切的联系。

摘要:【目的】从冬季活性污泥和河水底泥中分离筛选得到耐低温好氧反硝化菌，并对影响脱氮的关键因子进行优化，以提高低温条件下的脱氮效果。【方法】采用富集纯化法分离筛选耐低温好氧反硝化菌株。通过形态观察和16S rRNA基因系统发育分析等方法对筛选菌株进行菌种鉴定。以NO₃^–-N去除率为响应目标，采用Box-Behnken试验设计及响应面回归分析法优化影响脱氮效果的关键因子(C/N、温度、pH和摇床转速)，确定最佳培养条件。【结果】从东北寒冷地区冬季河水底泥样品中分离得到的一株耐低温好氧反硝化菌Z6，菌落呈白色半透明圆形，菌体细胞为短杆状，大小为(0.8–1.6)μm×(0.6–0.8)μm，革兰氏染色阴性。与气单胞菌属(Aeromonas)的16S rRNA基因序列高度同源，鉴定该菌为气单胞菌。采用响应面分析方法得到菌株Aeromonas sp.Z6的最佳脱氮条件为：C/N 5.9，温度12℃，pH 6.8，摇床转速155 r/min，在此条件下对NO₃^–-N的去除率为89.72%，与预测值(90.34%)无显著差别。【结论】首次报道气单胞菌(Aeromonassp.)在低温条件下具有高效反硝化脱氮性能，为寒冷地区低温废水的生物脱氮提供思路、借鉴和菌种资源。

摘要:【目的】微生物是湖泊生态系统的重要组成部分，参与碳、氮和硫等元素的生物地球化学循环过程，其群落组成和功能对环境的稳定性和可持续性至关重要。然而，新疆的部分湖泊出现退化和盐渍化等问题，微生物如何响应湖泊退化值得研究。【方法】本研究基于16S rRNA基因的扩增子高通量测序，对巴里坤盐湖退化区域的土壤微生物群落结构进行分析，同时对微生物的潜在生态学功能进行预测。【结果】本研究发现，假单胞菌门(Pseudomonadota)、绿弯菌门(Chloroflexota)和拟杆菌门(Bacteroidota)是巴里坤盐湖退化生境中的优势类群。在轻度退化阶段，脱硫菌门(Desulfobacterota)和弯曲杆菌门(Campylobacterota)是主要类群，但随着湖泊退化程度加剧，这些类群急剧减少甚至消失；在极度退化阶段，酸杆菌门(Acidobacteriota)和浮霉菌门(Planctomycetota)等类群逐渐占据主导地位。基于BugBase对氧的需求进行预测，结果发现好氧类群主要是放线菌门(Actinomycetota)、假单胞菌门(Pseudomonadota)和绿弯菌门(Chloroflexota)等，且大多分布在重度退化阶段；而厌氧类群则主要是假单胞菌门(Pseudomonadota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和酸杆菌门(Acidobacteriota)等，且主要分布在轻度退化阶段。利用FAPROTAX对不同区域微生物类群的生态学功能进行预测，结果表明，随着湖泊退化过程的加剧，由微生物主导的硫酸盐呼吸过程、发酵过程，以及烃降解过程逐渐减弱，但硝化作用逐渐加强。【结论】巴里坤盐湖退化区域的微生物多样性丰富，并且主导了多个生物地球化学循环过程，随着湖泊退化程度加深，微生物生态位逐渐改变。本研究为巴里坤盐湖微生物资源多样性的保育及开发利用提供了重要的理论基础。

摘要:【目的】通过分析不同成盐类型盐湖中的极端嗜盐菌群落组成差异，探究可培养极端嗜盐菌的功能特性。【方法】采集新疆硫酸盐型盐湖七角井和碳酸盐型盐湖南湖的土壤样品，通过平板稀释涂布法分离极端嗜盐菌，经过形态学观察、特征分析获取代表菌株，通过耐盐性测定和16S rRNA基因序列测序等对代表菌株进行鉴定，并对极端嗜盐菌的蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和酯酶活性进行筛选，同时检测苯酚降解能力。【结果】本研究共获得1 679株极端嗜盐菌，代表菌株45株，隶属于5门14个属，古菌数量(70.58%)明显多于细菌，最优盐浓度生长范围为18.4%–20.0%。在属水平上，盐湖中优势类群为古菌的Haloterrigena属(32.94%)和Natrialba属(26.03%)，以及细菌的Aquisalimonas属(9.85%)和Aliifodinibius属(8.10%)。两盐湖中，盐度较低的南湖物种丰富度高于七角井盐湖，古菌物种组成相似，均以Haloterrigena属为主；细菌群落组成有差异，南湖以Aquisalimonas属为主，而七角井以Aliifodinibius属为主。功能筛选表明，盐湖中80%的嗜盐菌功能筛选至少有一种为阳性，产淀粉功能酶菌株占42.58%，多属于Natrialba属。产蛋白酶、纤维素酶和脂肪酶的菌株分别占9.71%、9.29%和7.21%，降解苯酚菌株占11.14%。【结论】本研究揭示了新疆盐湖中可培养极端嗜盐菌的多样性，古菌是优势菌群，细菌种类多样，菌株各类功能酶活性显著，同时，优势的Natrialba、Haloterrigena、Aquisalimonas和Aliifodinibius属菌株均极具应用潜力，可为今后研究应用提供和丰富了菌种资源，具有较大的挖掘潜力。

摘要:【目的】探究酸性矿山废水(acid mine drainage，AMD)坑湖中细菌群落沿垂向不同水深的分布规律及与环境因子之间的相互作用。【方法】采用16S rRNA基因高通量测序技术，对安徽省某AMD坑湖中6条采样垂线不同水深深度的细菌群落进行调查，同时测定水质理化指标，使用统计学软件分析细菌和地化参数间的联系。【结果】AMD坑湖中水质特征及细菌群落结构出现明显分层现象，自上而下溶解氧降低而pH和多种金属离子浓度增加，微生物群落结构发生变化，多样性和部分物种的丰度增大。细菌群落组成上，表层水域以Proteobacteria (Alpha、Gammaproteobacteria)和Acidobacteria占据主导地位；中下层水域则由Firmicutes、Acidobacteria、Actinobacteria、Gammaproteobacteria和Patescibacteria等共同主导。统计分析结果表明，TN、DO、ORP、pH、Fe、Mn、Al和Zn与嗜酸细菌丰度显著相关，是细菌空间分布的主要限制因素。【结论】AMD坑湖中水质理化特征和细菌群落分布在垂向空间上存在显著差异，群落的垂向分层特征是由多种环境因子共同作用下的结果。本研究对深入了解AMD的微生物分布规律及对AMD的原位生物修复和治理具有参考价值。

摘要:【背景】含硫煤矿开采后，地表水/地下水回流至采空区形成酸性老窑水，含有高浓度重金属离子和硫酸盐，严重危害生态系统健康。利用微生物自身生长处理老窑水具有成本低、环境友好等特点，具有良好的应用前景。目前利用的硫酸盐还原菌大多只在适宜温度和中性pH条件下具有较高活性，在北方低温和酸性条件下难以发挥作用。【目的】本研究旨在从山西阳泉山底河流域的老窑水环境中分离硫酸盐还原菌，并调节温度和pH进行驯化，从而得到高效耐低温耐酸菌株，为北方老窑水微生物治理提供可用菌种资源。【方法】对山底河流域典型老窑水样品中的微生物进行富集培养，并筛选硫酸盐还原菌。通过革兰氏染色、扫描电镜对菌株形貌特性进行表征，利用16S rRNA基因序列比对进行菌种鉴定，探究其生长特性和硫酸盐还原性能。在此基础上降低温度和pH，对高效还原硫酸盐菌株进行驯化，探讨其在北方老窑水污染治理中的应用潜力。【结果】本研究筛选得到2株硫酸盐还原菌，命名为YQ-1和YQ-2，分别属于革兰氏阴性瘤胃解蛋白质菌属(Proteiniclasticum)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)。在30℃、pH 7.5条件下，YQ-1和YQ-2对1 100 mg/L硫酸根的还原效率分别为96.75%和75.48%。选取高效菌株YQ-1进行定向驯化，该菌株经低温驯化后，在15℃、pH 7.5条件下对硫酸根的去除率为91.49%，比驯化前提高了85.69%；进一步进行低pH驯化后，在15℃、pH 4.5条件下对硫酸根的去除率为37.21%，比驯化前提高了34.30%。【结论】通过驯化培养提高了硫酸盐还原菌YQ-1对低温和低pH环境的耐受性，同时也提高了其在低温和低pH条件下对硫酸根的还原效率，为北方老窑水治理提供了菌种资源和理论依据。

摘要:铁元素是深海热液活动产物的主要成分之一，也是热液喷口处化能自养微生物生态系统的重要驱动元素。以Zetaproteobacteria为典型代表的嗜中性微需氧铁氧化菌是海底喷口及其周围环境中生物介导的Fe²⁺氧化这一生物矿化作用的主要驱动者。这些铁氧化菌通过氧化Fe²⁺获取维持自身代谢所必需的能量，同时分泌有机质将氧化后的不溶铁(氧化物或氢氧化物)沉淀于细胞外，形成具有螺旋丝带状、中空长杆状、分叉管状以及其他具有特殊形貌特征的显微结构体，进而堆积成广泛分布于海底的富铁氧化物/氢氧化物。越来越多的研究表明，编码细胞色素孔蛋白的cyc2基因是Zetaproteobacteria铁氧化菌进行Fe²⁺氧化的关键基因，而细胞色素c或其他周质细胞色素则是Fe²⁺氧化过程中的关键电子传递载体。基于宏基因组分析的系列研究揭示了Zetaproteobacteria普遍具有多种与氮、硫、氢以及砷元素循环密切相关的功能基因与代谢途径，暗示了其在上述元素循环过程中的潜在作用。本文系统地总结了海底热液喷口及其周围环境中发现的嗜中性微需氧铁氧化菌的多样性和生理特征以及它们进行Fe²⁺氧化生物矿化作用而形成的显微结构记录、介导Fe²⁺氧化的关键基因与电子传递路径等，有利于全面、系统地认识该类微生物在海底热液喷口关键成矿元素的迁移与富集、维系喷口生态以及微生物成矿等方面所起的作用与贡献。

摘要:冰尘是散落在冰川表面由矿物质、有机质和微生物组成的聚合体，其主要来源包括远源输送来的细粉尘和气溶胶组分、局地源的粗冰碛物及来自周围生态系统的土壤和植物碎屑等。冰尘对太阳辐射具有较强的吸收作用，可降低冰面反照率、促进冰川融化。冰尘也是迄今为止生物多样性最高的冰川表面微生物栖息地，生活着细菌、真菌、藻类等。冰尘微生物是冰川表面地球化学循环的主要驱动者，微生物分解转化冰尘内有机质，降低冰川表面反照率影响冰川物质平衡。基于冰尘的重要性，本文综述了南极、北极、青藏高原第三极冰川冰尘的物理和化学特征及其影响因素，冰尘微生物群落组成及其介导的碳氮生物地球化学循环过程，并展望了冰尘微生物研究的前景。

摘要:嗜冷微生物是地球寒冷环境中最主要的生物类群，并且是驱动全球生物地球化学循环的关键环节。嗜冷微生物在适应策略上显示出应对多种极端环境因素的巨大潜力，研究其适应和进化机制有助于更好地理解微生物与环境之间相互作用过程，并有效利用极端环境微生物资源。近年来，随着分子生物学和基因组学技术的高速发展，对微生物适应寒冷环境的机制及嗜冷微生物在指示气候变化和工农业应用方面均有一系列的突破。在此，本文将从基因组的GC含量、蛋白质稳定性、转录翻译调控、细胞膜流动性、渗透压调节、抗氧化损失和基因组适应性进化等方面总结当前在微生物适应低温环境机制上所取得的进展，并展望低温环境微生物在指示气候变化和工农业应用中的前景。

摘要:南极大陆冰盖下存在液态水，形成了由冰下湖、冰下河/溪、冰封湖和冰架下水体等组成的冰下水生态系统，具有低温、黑暗和寡营养等极端的环境条件特征。微生物主导了南极冰下水生态系统，其具有丰富多样的种群构成、功能形式和独特的适应机制，在生源元素生物地球化学循环过程中起了重要作用。研究南极冰下微生物群落的生态特征及其参与的生源元素地球化学循环过程，可为揭示地球生命演化和探索外星生命提供指示，具有重要的科学意义。本文综述了南极冰下水生态系统的极端环境条件、冰下微生物的多样性、冰下微生物参与的生物地球化学循环以及冰下微生物的适极机理，最后基于研究现状展望了南极冰下微生物的未来研究方向。

摘要:在水-二氧化碳-碳酸盐岩-生物的相互作用下，岩溶碳循环活跃，在全球形成8.24×108 t C/a的岩溶碳汇，约占全球遗漏汇的29.4%，其中部分岩溶碳汇以土壤有机碳的形式固存，因此碱性土壤固碳是未来碳中和的主要途径。微生物作为土壤碳循环的重要驱动者，影响着土壤有机碳主要赋存形式即植物残体碳与微生物残体碳的动态变化。本文通过综述岩溶土壤有机碳库储量、岩溶土壤有机碳库的来源与构成、影响岩溶土壤有机碳库动态的微生物因素以及岩溶土壤有机碳库更新的微生物机制，探讨了微生物对岩溶土壤植物残体碳与微生物残体碳的影响，并提出亟待解决的关键科学问题。这为深入研究岩溶区土壤有机碳库分配、更新及其维持的微生物机制，深化对岩溶土壤碳循环及其微生物机理认识，进而为应对千分之四全球土壤增碳计划提供了参考。

摘要:【目的】针对UO₂²⁺主要在生物细胞表面生成微纳米片状磷酸氢铀酰矿化体这一前期研究基础。【方法】本文采用模拟计算的方法，探究了磷脂(生物共有)、脂多糖(革兰氏阴性菌特有)、磷壁酸(革兰氏阳性菌特有)、植酸(植物特有)4种生物壁膜及胞外含磷大分子(biological macromolecules with phosphorous，BCP)与UO₂²⁺之间的相互作用力、作用能和间距等。【结果】蒙特卡罗分析结果表明：在弱酸性(UO₂²⁺)、中性至弱碱性(UO₂²⁺与CO₃^2–共存)两种体系下，BCP对UO₂²⁺的吸附均容易发生，吸附能分布在–109 kcal/mol至–114 kcal/mol之间。分子动力学结果显示，UO₂²⁺与BCP接触时，U原子主要与BCP的含P基团作用。在UO₂²⁺体系下，U-P距离较短的是脂多糖和植酸(6.662Å和6.539Å)；而UO₂²⁺与CO₃^2–体系中，U-P距离较短的是磷壁酸和磷脂(5.225Å和12.472Å)，这与BCP结构及其对UO₂²⁺的作用力有关。两种体系下，脂多糖对UO₂²⁺作用占主导的是静电力；磷壁酸和植酸对UO₂²⁺作用起主导的是范德华力；磷脂与UO₂²⁺作用时，范德华力与静电力相当。【结论】BCP与UO₂²⁺作用过程中，主要是磷酸基团对UO₂²⁺存在较强的亲和力和作用力，其在铀-磷的生物矿化过程中扮演成核位点的重要角色。

摘要:硝化是目前废水生物脱氮中应用最为广泛的工艺之一，其功能菌为化能自养型细菌，生长缓慢，对重金属十分敏感。砷是一种剧毒的类金属元素，主要以无机形式的亚砷酸盐[AsO₂⁻，As (Ⅲ)]和砷酸盐[AsO₄³⁻，As (Ⅴ)]存在，尤以As (Ⅲ)毒性最强。但研究发现，在硝化体系中，高浓度As (Ⅲ)(约400 mg/L)未对硝化功能微生物产生明显毒性。深入比较发现，As (Ⅲ)的生物氧化与硝化过程具有一定的关联性。化能自养型As (Ⅲ)氧化菌不仅可在有氧条件下将As (Ⅲ)氧化，还可在缺氧条件下以NO₂^–或NO₃^–为电子受体氧化As (Ⅲ)。而硝化细菌也是典型的化能自养菌，且硝化体系内存在氧气及硝化产物NO₂^–、NO₃^–等电子受体，理论上均可接受电子实现As (Ⅲ)的氧化。本文结合硝化反应特性，综述了As (Ⅲ)在硝化体系下的解毒机制，主要为胞外聚合物的保护、As (Ⅲ)的氧化、砷还原和外排、砷甲基化以及抗氧化机制。这些机制赋予了硝化细菌抵抗As (Ⅲ)毒性的能力，并在砷的生物转化和地球化学循环中起到重要作用。

摘要:有机卤呼吸细菌(organohalide-respiring bacteria，OHRB)是污染场地土壤与地下水中厌氧降解及生物修复有机卤代污染物的主力军。微生物种群间的资源竞争、生长抑制、代谢交叉喂养(cross feeding，即营养的动态交换，包括碳源、氮源、氨基酸、维生素、核苷酸、电子供体、电子受体和其他生长因子等)、水平基因转移及其他交互作用机制是群落结构稳定平衡的基础，有利于促进有机卤代污染物消减效率的最大化。本文围绕OHRB种群及与其他微生物种群间的互作机制(如交叉喂养机制、竞争机制及抑制机制等)进行了概述，并对未来互作机制的研究进行了探讨与展望，旨在为有机卤代物污染场地生物修复效率的提高提供科学理论和技术参考依据。

摘要:铁的氧化还原过程可以显著影响环境中次生矿物的形成、养分转化和污染物的归趋。作为厌氧环境中新发现的铁循环过程，铁氨氧化过程对自然和农田生态系统中氨氧化的贡献可达10%以上，对环境保护和农业生产具有深远的意义。文章主要从发展历程、相关微生物、反应机制、影响因素和环境意义等方面综述了铁氨氧化过程。在此过程中，Acidimicrobiaceae sp.A6和异化铁还原菌(DIRB)是驱动铁氨氧化过程的关键微生物，环境pH、Fe (Ⅲ)的浓度和种类、碳源和Mn ()Ⅳ氧化物是重要环境影响因子。铁氨氧化过程可能由微生物独立驱动完成，也可能由微生物-化学耦合作用驱动完成。从环境意义看，铁氨氧化过程对减少温室气体排放、固定重金属等方面具有积极影响，但也会导致氮素流失等负面环境效应。后续的研究可以从纯化微生物、拓展研究方法等方面着手，进一步提升铁氨氧化过程的研究广度和深度。

摘要:【目的】 Shewanella oneidensis MR-1是电活性模式微生物，但目前仍缺乏对其细胞及生物膜形貌变化的系统研究，本研究旨在完善对其形貌特征的理解，为支持其作为模式微生物提供有力的基础数据。【方法】选取培养基类型、缓冲液浓度、维生素、微量元素、无机盐、电子穿梭体、电子供体、电子受体等培养条件作为变量，采用恒电位培养法获得生物膜，通过扫描电子显微镜对生物膜形貌进行观察。【结果】低浓度缓冲液中(30 mmol/L和100 mmol/L)，其细胞多为短杆状，高浓度缓冲液中(200 mmol/L和300 mmol/L)细胞卷曲伸长；缺乏维生素、微量元素、无机盐则可使生物膜紧贴电极生长，变得致密；而穿梭体和电子受体对于S.oneidensis MR-1极为关键，前者的存在可显著促进生物膜的厚度，后者的缺失可迫使生物膜细胞裂解；此外，通过形貌研究发现，S.oneidensis MR-1可首尾相连形成超过100 μm的长线状结构。【结论】可通过改变缓冲液浓度、培养基类型、电子穿梭体和电子供受体等变量，实现Shewanella oneidensis MR-1电极生物膜及细胞形貌的调控。

摘要:地杆菌属隶属于δ变形菌纲、地杆菌科，为革兰氏阴性严格厌氧微生物，是一类广泛分布于水体沉积物、土壤和多种地下厌氧环境中的异化铁还原菌。地杆菌可通过多种途径参与厌氧环境中碳、氮、铁等元素生物地球化学循环，具有“多面手”特性，如通过碳分解代谢分解乙酸等小分子有机酸或芳香族化合物、或碳固定利用甲酸、一氧化碳等一碳化合物以及通过胞外电子传递驱动产甲烷菌产甲烷参与碳循环过程；通过硝酸盐异化还原成氨(DNRA)、固氮作用以及与反硝化菌建立互营关系参与氮循环过程；表达多种内膜醌脱氢酶ImcH、CbcL和CbcAB、外膜细胞色素C及导电纳米线，通过直接接触或在电子穿梭体和螯合剂的协助下实现胞外多种Fe (Ⅲ)氧化物的还原而参与铁循环过程。地杆菌的“多面手”特性，使其在多种环境中生存并占据着厌氧环境中重要的生态位，并成为驱动厌氧环境中生物地球化学循环的引擎。本文介绍了地杆菌的代谢特征及分布情况，揭示其在碳、氮、铁元素生物地球化学循环中的作用，并系统分析了地杆菌“多面手”的特性。本文有利于加深对地杆菌驱动的关键元素生物地球化学循环的认识，为理解地杆菌在自然环境中产生的环境效应提供夯实的理论基础，将推动地杆菌在维持生态平衡以及污染治理中的实际工程应用。

摘要:【目的】揭示可降解驱油用聚合物的油藏内源微生物群落组成，分析生物竞争抑制作用(bio-competitive exclusion，BCX)对微生物聚合物降解功能的影响。【方法】通过室内培养实验，观察BCX对驱油用聚合物黏度的影响，随后借助高通量测序技术分析渤海J油田中与聚合物降解相关的微生物菌种，并探寻样本中丰度较高的聚合物降解功能基因─酰胺酶、加氧酶、硫化氢生成酶基因。之后，比对测序结果，采用实时荧光定量法验证上述功能基因在样本之间的含量差异，最后进一步注释携带上述功能基因的微生物群落组成。【结果】BCX可有效地延缓驱油聚合物黏度的损失。油田中与聚合物降解相关的微生物有Acetomicrobium、Tepidiphilus、Thermoanaerobacter、Fervidobacterium、Ralstonia、Halomonas、Roseovarius、Deferribacteraceae和Comamonadaceae等9类菌种。高通量测序分析得到样本中BCX可显著下调丰度的聚合物降解功能基因共计有7种，其中酰胺酶基因ansB、加氧酶基因ssuD在样本之间的含量经定量验证，发现受到了BCX的抑制，这与测序结果相一致。群落组成注释表明，BCX对渤海J油田聚合物高效降解菌─代尔夫特菌(Delftia)存在明显的抑制作用。【结论】揭示了油田中可降解驱油用聚合物的内源微生物群落组成，发现BCX对微生物降解聚合物的抑制效用，证实BCX有助于解决海上油田聚合物驱稳粘问题。

摘要:【目的】海上S油田采用生物竞争排斥技术治理油藏硫化氢产出取得一定成效，本研究通过揭示该技术对油藏环境中微生物群落结构的影响，尝试研究硫化氢治理过程中产生效果差异的因素。【方法】采用高通量测序分析等方法对加入硝酸盐、亚硝酸盐等药剂后，治理效果低效井、高效井及未治理井中不同微生物群落结构变化进行分析。【结果】与低效井和未治理井相比，高效井中的反硝化菌和石油降解菌种类和丰度明显增加，其中石油降解菌增加24.14%，反硝化细菌增加5.23%； Fe²⁺、Zn²⁺等离子的存在对不同井间治理效果差异和微生物群落变化具有一定影响。【结论】海上油田硫化氢治理中，生物竞争排斥技术不仅可以明显降低硫化氢产出，同时对油藏微生物群落环境也影响显著，微生物群落结构分析可作为硫化氢治理效果评价的重要指标，为海上油田硫化氢治理工作提供技术支持。

摘要:河口是海洋及陆地交互作用的集中地带，其生态环境的健康状况对所在地区人类居住及社会经济的可持续发展十分重要。近年来，河口城市的快速发展导致了大量的多环芳烃(polycyclicaromatic hydrocarbons，PAHs)在河口沉积物中积累，持久地影响水生生态系统的健康，其降解与转化逐渐成为近年来的研究热点。本文总结发现，我国主要河口(珠江口、长江口、辽河口、海河口)沉积物中的PAHs降解菌主要分布于假单胞菌门、放线菌门及芽孢杆菌门，其中克雷伯氏菌属、芽孢杆菌属及假单胞菌属报道较多。在河口沉积物中，PAHs的细菌降解主要是通过低效率的厌氧降解途径。低氧、高盐度是PAHs细菌降解的不利条件，温度与pH值的变化也为实地生物修复的应用效率带来了不确定性。表面活性剂、营养物与外源电子受体的添加以及共代谢作用均可促进沉积物细菌对PAHs的降解。目前多数研究以实验室规模开展，而河口沉积物生境复杂，建议未来针对河口沉积物的环境特点进行PAHs降解功能菌株种质资源的挖掘，并根据实际情况灵活制定强化策略。本综述为进一步从我国主要河口沉积物中筛选PAHs高效降解菌及其利用提供了思路与参考。

摘要:在“双碳”目标引领下，传统化石能源将逐渐被取代。我国煤炭资源储量多、分布广，将不可开采的煤炭资源生物气化可作为天然气资源的重要补充。因此，研究生物成因煤层气的增产机理具有重要的理论和现实意义。煤生物气化的发展前景广阔，但难点在其缓慢的动力学特征。为揭示生物煤层气的生成潜力和内部因素，本文就煤的物理化学特征对生物气化的影响、煤的物化性质对生物作用的响应以及预处理煤提高其生物有效利用性进行系统论述。生物作用降解煤的内部因素和环境条件已通过室内研究查明，发现低阶煤比高阶煤更具生物气增产潜力。产甲烷微生物群落对煤的生物转化过程势必引起煤的各项物理化学性质的变化。为产甲烷菌持续提供可用底物是煤生物气化的主要限制因素，研究多以化学预处理手段提高煤生物气化的效率和产量，而超临界CO₂萃取以物理方式溶解大分子网格中小分子有机物用于生物气化。生物成因煤层气的增产潜力巨大，但室内实验条件与储层环境差异明显，原位增产有待深入研究，煤层有机物生物转化的微生物学研究亦有待完善。不同煤阶、不同储层环境对生物气化影响的主控因素研究是实现煤的生物气化商业化开发的关键。

摘要:【目的】海洋古菌MG I (marine group I archaea)是海洋中主要微生物类群，拥有利用氨氮进行氨氧化自养的能力，是海洋环境中氨氧化过程的重要参与者。研究MG I古菌的昼夜变化规律，对揭示海洋中氨氧化过程以及碳氮循环有着重要的意义。【方法】此次研究的样品来自于珠江口东澳岛附近海域，使用无人机采样技术获取了以2 h为间隔的22 h连续时间序列海水样品。本研究重点关注以下科学问题：(1)昼夜尺度下珠江口MG I古菌与藻类的群落和丰度变化特征；(2)昼夜尺度下珠江口MG I古菌受温度和藻类的影响。本研究通过样品DNA，以qPCR、二代基因测序等手段，结合环境参数(温度、盐度、营养盐浓度等)，以探究海水藻类与MG I古菌之间可能存在的关系。【结果】研究发现，MG I古菌丰度为(9.1±3.2)×10⁷ copies/L，藻类的丰度为(3.7±0.7)×10⁸ copies/L。通过古菌的高通量测序发现MG I古菌是该区域最主要的古菌类群(36.2%–50.0%)。在昼夜变化尺度下，MG I古菌与藻类的丰度表现出一定的负相关关系，且环境因子中，温度与MG I古菌之间表现出显著的负相关。【结论】基于前人研究我们提出假说：在昼夜时间尺度下，温度以及藻类可能是影响河口海洋水体环境中MG I古菌变化的重要因素。本研究聚焦MG I古菌的昼夜变化规律，对人类理解海洋尤其是近岸水体中的碳氮循环及对硝化过程认知具有一定的推进作用。

摘要:【目的】为探明锡林河流域潜在不产氧光合细菌(anoxygenic photosynthetic bacteria，AnPB)的陆向分异特征及影响因素。【方法】本研究沿着陆向梯度依次采集水生湍流带、缓流带、滞流带、水偏湿生样带、湿偏旱生样带、旱生样带土壤样品。基于文献建立AnPB在科水平的数据库，运用16S rRNA基因高通量测序筛选科水平潜在AnPB类群及其组成丰度的陆向分异，运用皮尔逊相关性及冗余分析等研究土壤理化因子对潜在AnPB陆向分异的影响。【结果】紫色硫细菌(外硫红螺菌科)和紫色非硫细菌(红杆菌科、红环菌科、醋酸杆菌科、丛毛单胞菌科、全噬菌科)主要分布在水生及水偏湿生生境，其相对丰度与湿度呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关关系；紫色非硫细菌(红螺菌科、慢生根瘤菌科、生丝微菌科、红菌科)、芽单胞菌科、酸杆菌科、绿色非硫细菌(蔷薇菌科)等主要分布在湿偏旱生和旱生环境中，其相对丰度与盐度和全氮含量呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关关系；多元回归树分析显示，盐度、湿度、全氮对潜在AnPB陆向分异的总解释度分别为62.39%、14.01%、12.68%；结构方程模型拟合结果显示，盐度对红环菌科及全氮和湿度对红杆菌科均发挥正向直接作用。【结论】锡林河流域潜在AnPB具有明显的陆向分异规律，盐度、湿度、全氮是直接或间接驱动潜在AnPB陆向分异的主要环境因子。【意义】该研究结果有助于加深对锡林河流域AnPB生物多样性与生态系统功能的认识，为减少大气中CO₂排放和增加土壤固碳提供科学依据。

摘要:【目的】探究不同深度的高砷含水层中硫酸盐还原菌的丰度、群落组成和多样性的差异，并结合硫酸盐硫同位素等多种水化参数，揭示不同深度高砷地下水中硫酸盐还原菌群落分布特征及其环境意义。【方法】以我国典型高砷地下水分布区河套平原为研究区，采集不同深度含水层中的高砷地下水样品，测定水化参数，采用qPCR对样品16S rRNA基因和dsrB基因进行定量；通过dsrB基因高通量测序对硫酸盐还原菌群落进行分析，并将dsrB基因相对丰度、群落组成及多样性与水化因子结合，进行统计学分析。【结果】基于dsrB基因的定量结果表明，浅层地下水中dsrB基因相对丰度高于深层地下水。浅层地下水中，dsrB基因相对丰度与CH₄浓度呈显著正相关，且δ³⁴S-SO₄^2–与CH₄浓度显著正相关。而深层高砷地下水中，dsrB基因相对丰度与SO₄^2–浓度、DOC浓度存在显著正相关性。高通量测序结果表明，深层地下水中硫酸盐还原菌的α多样性显著高于浅层地下水。研究区内硫酸盐还原菌可分为264个OTUs，以Desulfobacterales、Nitrospirales、Rhodospirillales、Syntrophobacterales等10个目为主。不同种属硫酸盐还原菌在深、浅层地下水的丰度及影响丰度的环境因子存在一定差异，其中浅层地下水中Nitrospirales的相对丰度与As_T浓度和δ³⁴S-SO₄^2–呈正相关，指示出硫酸盐还原菌中Nitrospirales类群在浅层地下水砷的迁移转化中的重要作用。RDA结果表明，As_T浓度、CH₄浓度和Fe²⁺浓度是控制研究区地下水中硫酸盐还原菌群落分布的关键环境因子。【结论】深、浅层高砷地下水中，硫酸盐还原菌多样性、种属构成与多样性存在显著差异，且受到了不同水化参数影响。

摘要:【目的】为了探究土壤稳定性有机碳组分和优势细菌门类的陆向分布特征及相关性。【方法】本文选择锡林河流域沿着由水及陆的方向依次采集长期性水流、季节性水流、长期性无水流的湿地及旱地土壤，基于国际腐殖物质协会推荐的方法和16S rRNA基因高通量测序技术分别检测土壤稳定性有机碳组分(富里酸、胡敏酸、胡敏素)含量和优势细菌门类的相对丰度，结合Pearson相关性及冗余分析和结构方程模型研究两者的相关性。【结果】三类稳定性有机碳及酸杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门呈大致升高的陆向分布趋势，在长期性无水流的旱地土壤中达到峰值；拟杆菌门则呈现降低的陆向分布趋势。结果显示，芽单胞菌门、酸杆菌门和放线菌门作为长期性无水流旱地土壤的优势细菌门类与胡敏酸、胡敏素含量存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关关系；拟杆菌门作为长期和季节性水流湿地土壤的优势菌门与富里酸、胡敏酸、胡敏素的含量均呈极显著(P<0.01)负相关关系。结构方程模型结果显示，稳定性有机碳组分与优势细菌门类间存在直接和间接作用。【结论】锡林河流域土壤稳定性有机碳组分及优势细菌门类存在陆向分布特征，稳定性有机碳的升高与芽单胞菌门、酸杆菌门、放线菌门有关，其降低与拟杆菌门的增加有关。

摘要:【目的】为探究长期连作土壤细菌群落结构和分子生态网络与土壤环境演化的关联性。【方法】本研究利用16S rRNA基因高通量测序技术，解析了湖南省浏阳市两块连作十二年农田(表现连作障碍的GD和健康的YA)土壤微生物群落组成结构和分子生态网络拓扑性质与土壤理化性质的关系。【结果】GD土壤总氮和有效磷含量显著高于YA，而土壤硝态氮和速效钾含量显著低于YA (P<0.05)。GD土壤细菌群落多样性高于YA，两地土壤细菌群落结构存在显著差异(P<0.01)，且与土壤pH和有效磷含量相关。进一步分析表明，GD土壤细菌群落之间比YA具有更复杂的生态网络，主要体现在能量代谢、碳循环和氮循环功能模块。【结论】综上所述，连作会引起土壤细菌群落多样性、组成结构和生态网络变化，这可能与土壤理化性质恶化、土壤肥力下降密切相关，进而影响作物生长发育。

摘要:绿肥参与耕作改制是土壤培肥及作物增产的有效措施，对土壤微生物群落结构及多样性的影响至关重要。【目的】研究绿肥配施氮肥对岩溶区稻田土壤微生物群落结构的影响，阐明微生物、土壤生态环境因子及作物产量的相互关系，为岩溶稻区绿肥替代氮肥提供理论依据和数据支撑。【方法】以典型岩溶稻田土壤为研究对象，设置冬闲+不施氮肥(CK)、冬闲+氮肥(N)、绿肥+不施氮肥(M)、绿肥+氮肥(MN)4个处理，通过3年田间定位试验，对土壤微生物进行高通量测序，解析不同施肥处理对细菌和真菌群落的影响。【结果】与CK相比，MN处理显著提高了早稻产量，提升了土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量，降低了速效磷含量。MN处理显著提高细菌群落丰富度及多样性，而真菌群落丰富度和多样性在MN处理有降低趋势。岩溶稻田土壤优势细菌类群主要为Chloroflexi、Proteobacteria和Acidobacteria等，优势真菌类群主要为Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota等。冗余分析(RDA)结果表明，土壤速效钾是影响土壤细菌群落组成的关键环境因子。共现网络分析结果表明，细菌-真菌群落交互关系主要以正相互作用为主，细菌主要类群为Chloroflexi和Proteobacteria，真菌主要类群为Ascomycota和Basidiomycota。【结论】绿肥翻压配施氮肥有利于改善土壤养分含量，其效果优于单施绿肥或单施氮肥，且有利于改善土壤微生物学性状，为岩溶区绿肥替代氮肥提供了数据支撑。