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BONCAT技术在海洋等环境介质中活性微生物研究中的应用
1
作者 张建 肖奕 +2 位作者 杜喆 刘华清 黄彩红 《应用海洋学学报》 北大核心 2026年第2期311-321,共11页
微生物广泛分布于地球上各种生态环境中,尤其是海洋生态系统。在全球物质能量循环中微生物发挥着关键作用,蕴藏着巨大的潜力。探究不同环境介质中微生物的群落结构与生理特征,是理解微生物在不同生物过程中功能机制的基础,也是驾驭地球... 微生物广泛分布于地球上各种生态环境中,尤其是海洋生态系统。在全球物质能量循环中微生物发挥着关键作用,蕴藏着巨大的潜力。探究不同环境介质中微生物的群落结构与生理特征,是理解微生物在不同生物过程中功能机制的基础,也是驾驭地球微生物组、造福人类的前提。然而,传统的基于实验室培养和核酸高通量测序的方法无法有效区分环境介质中的死细胞、休眠细胞与活性微生物细胞,一定程度上干扰和阻碍了微生物功能的研究。近年来发展出的“次世代生理功能检测技术”可以很好地应对这一问题,尤其是生物正交非天然氨基酸标记(bioorthogonal noncanonical amino acid tagging,BONCAT),其具有经济简便、所需仪器普遍、易操作且与下游分析兼容性高等优点。BONCAT与不同下游分析的组合在海洋微生物研究中具有广泛的应用前景,其对揭示海洋生态系统中活性微生物群落变化组成和物质转换代谢具有重要的意义。其中,BONCAT-流式细胞术(BONCAT-flow cytometry,BONCAT-FCM)可实现海洋生态系统中微生物活性的快速定量分析;BONCAT-荧光原位杂交(BONCAT-fluorescence in situ hybridization,BONCAT-FISH)能够原位识别目标微生物的活性水平;BONCAT-荧光激活细胞分选(BONCAT-fluorescence activated cell sorting,BONCAT-FACS)可以筛分高活性的微生物子群落,用于开展深入的微生物功能分析。然而,BONCAT在海洋微生物研究中的应用还存在一定的局限,为了更准确地解析海洋微生物的活性与功能机理,需进一步阐明BONCAT底物进入细胞的机制,以合理优化BONCAT的反应条件;需深入优化BONCAT-FACS的实验流程与分选样品预处理方法,以实现低生物量样品的蛋白组学与转录组学分析,系统地进行活性微生物功能解析;需继续推进新BONCAT底物的研发,提升BONCAT反应的效率与抗干扰性。因此,我们建议微生物学家与来自化学、工程等领域的科学家密切合作,共同推动相关方向的研究,为探索和开发不同生态系统中的微生物组开辟新的契机。 展开更多
关键词 环境微生物 活性微生物 微生物生理功能 BONCAT 先进生物技术
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海洋二甲基巯基丙酸内盐趋化微生物研究进展
2
作者 张晓华 龚炯 张蕴慧 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第3期1-9,共9页
本文回顾了海洋中二甲基巯基丙酸内盐(Dimethylsulfoniopropionate,DMSP)的相关研究,简述了其在海洋中的分布情况,指出其作为一种广泛分布于海洋的重要含硫化合物,在全球碳硫循环中具有关键作用,且是温室气体二甲基硫(Dimethyl sulfide,... 本文回顾了海洋中二甲基巯基丙酸内盐(Dimethylsulfoniopropionate,DMSP)的相关研究,简述了其在海洋中的分布情况,指出其作为一种广泛分布于海洋的重要含硫化合物,在全球碳硫循环中具有关键作用,且是温室气体二甲基硫(Dimethyl sulfide,DMS)的主要前体物质,强调了微生物DMSP趋化性在DMSP利用及温室气体释放过程中的重要性。本文分析了藻-菌共生和珊瑚生态系统中的主要DMSP趋化微生物类群,介绍了DMSP在这些生态系统中发挥的生态学功能;同时深入探讨了趋化运动的分子信号传导过程,以及其与DMSP裂解过程潜在的耦合机制。此外,还对毛细管实验、微流控芯片技术在趋化性检测中的优势与局限性进行了分析。尽管当前微生物DMSP趋化性在不同海洋生态系统中的作用正逐步被揭示,但目前海洋环境中DMSP趋化类群的多样性、趋化能力的差异以及趋化机制仍存在诸多未知,有待进一步深入研究。未来研究应通过高通量组学技术、原位观测和模型预测相结合的方式,深入探究海洋微生物的DMSP趋化机制,从而全面揭示DMSP趋化微生物在物质循环和温室气体排放过程中的作用,为相关领域的研究提供方向指引。 展开更多
关键词 二甲基巯基丙酸内盐 微生物趋化作用 生物地球化学循环 海洋微生物 微生物生态
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中国生物质液体燃料产业发展现状探究
3
作者 刘洪荣 王乐乐 高建勇 《汽车安全与节能学报》 北大核心 2026年第1期18-32,共15页
在全球应对气候变化与能源转型的宏大背景下,交通运输领域的深度脱碳已成为国际博弈的新焦点。该文立足于“双碳”目标,对生物甲醇、生物航煤(SAF)、生物燃料乙醇及生物柴油4大核心生物质液体燃料产业进行了全景式扫描与深度剖析。该文... 在全球应对气候变化与能源转型的宏大背景下,交通运输领域的深度脱碳已成为国际博弈的新焦点。该文立足于“双碳”目标,对生物甲醇、生物航煤(SAF)、生物燃料乙醇及生物柴油4大核心生物质液体燃料产业进行了全景式扫描与深度剖析。该文首先着眼全球,详细梳理了欧盟、美国及新加坡等先行者的产业格局。通过分析欧盟可再生能源指令(REDⅢ)、欧盟排放交易体系(EU ETS),以及美国《通胀削减法案》的税收抵免机制,揭示了国际市场如何利用“绿色溢价”与强制合规政策成功驱动生物质液体燃料产业商业化闭环。特别指出,国际航空与航运业的强制脱碳进程(如CORSIA机制及IMO净零框架)正在为生物航煤和生物甲醇创造前所未有的市场蓝海。中国生物质液体燃料产业存在“产能巨大但市场在外”的结构性矛盾。虽然中国在生物燃料乙醇领域保持稳定,且生物航煤产业通过“白名单”机制逐步打通出口路径,并在多地启动加注试点;但生物柴油产业却因欧盟反倾销调查遭受重创,出口量剧减,产能利用率严重不足,暴露出过度依赖外部市场的脆弱性。此外,中国国内市场面临税则编码缺失、原料竞争无序、技术装备国产化率低以及缺乏强制性掺混标准等痛点,导致大量规划产能难以落地转化为实际效益。面对挑战与机遇,该文最后提出了构建产业“内循环”的战略构想。建议借力国家“能耗双控向碳排放双控转型”的政策,建立全生命周期绿色认证体系,完善财税金融支持,明确生物质原料的能源化利用优先权,并呼吁在航空、航运等重点领域加快推进中国国内强制掺混试点,以彻底打破产业发展瓶颈,实现从“原料输出”向“高价值燃料应用”的战略跃升。 展开更多
关键词 生物质液体燃料 生物甲醇 生物航煤(SAF) 生物燃料乙醇 生物柴油
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“双碳”目标背景下生物制剂在油田开发过程中的研究及应用进展
4
作者 李阳 汪卫东 +10 位作者 曹嫣镔 曹功泽 宋永亭 林军章 岳胜辉 孙刚正 丁明山 胡婧 李彩风 冯云 陈子慧 《油气地质与采收率》 北大核心 2026年第1期1-13,I0001,共14页
石油行业的高质量发展是保障我国能源安全的关键所在,在全球能源结构转型和“双碳”目标背景下,传统石油开发技术亟需向绿色、低碳、高效方向转型。采油生物制剂作为一种油田绿色开发制剂,因其可再生、可降解、绿色环保、功能多样以及... 石油行业的高质量发展是保障我国能源安全的关键所在,在全球能源结构转型和“双碳”目标背景下,传统石油开发技术亟需向绿色、低碳、高效方向转型。采油生物制剂作为一种油田绿色开发制剂,因其可再生、可降解、绿色环保、功能多样以及在油藏环境下鲁棒性强等优势,成为实现老油田绿色可持续发展的重要潜力技术方向。系统梳理中外采油生物制剂理论研究及现场应用实践进展,结合现有技术短板对下一步发展方向进行展望。目前,用于采油的生物制剂主要包括生物表面活性剂、生物聚合物和生物酶,这些制剂在油田开发的多个环节展现了显著的技术优势。生物表面活性剂具有良好的表界面活性,能够有效降低油水界面张力,提高驱油效率;生物聚合物因其高黏性,可用作绿色驱油体系及钻井液添加剂,提高采收率,减少地层伤害;生物酶因其专一温和的催化活性,在油层保护和环境修复中发挥了重要作用。然而,生物制剂在油田开发中的应用还存在成熟度差异大、部分制剂合成成本高、实施工艺不完善等短板,应用潜力亟待进一步开发。未来应立足中国“双碳”目标和石油开发实际需求,创新生物工程技术与采油工程技术融合,针对性研发耐高温高盐、新型高效、低成本采油生物制剂,构建不同类型生物制剂发酵及应用工艺技术,最终形成可满足油田开发全流程、全生命周期的采油生物制剂体系,保障老油田绿色可持续开发。 展开更多
关键词 生物制剂 生物表面活性剂 生物聚合物 生物酶 提高采收率
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植物生物碱研究现状及其生物合成技术发展前景
5
作者 史素娟 方宁 +7 位作者 王寒 曹海辉 矫海楠 徐青 许轲 王嘉豪 金保锋 张洪博 《中国烟草科学》 北大核心 2026年第1期124-130,共7页
植物生物碱是一类含氮的碱性有机化合物,具有抗癌、抗虫和神经调节等多种生物学活性,有着极大的开发利用价值。然而,高价值生物碱往往天然产量低,化学合成成本高且污染环境,严重制约了生物碱的开发与利用。目前,利用生物调控或生物合成... 植物生物碱是一类含氮的碱性有机化合物,具有抗癌、抗虫和神经调节等多种生物学活性,有着极大的开发利用价值。然而,高价值生物碱往往天然产量低,化学合成成本高且污染环境,严重制约了生物碱的开发与利用。目前,利用生物调控或生物合成策略生产生物碱的方法日益受到重视。本文对植物生物碱的分类、生物活性与应用价值、开发利用现状进行综述,分析其开发利用中存在的关键问题,以及合成生物学技术在提高植物生物碱合成效率方面的推动作用,并对其规模生产和产业化前景进行了分析展望。 展开更多
关键词 生物碱 分类 生物活性 生物合成 研究进展
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稻壳生物炭负载Stenotrophomonas maltophilia对黄瓜种植土壤中三唑酮的降解效果研究
6
作者 吴宗彬 刘增雪 +4 位作者 岳星雨 张赛 李婷婷 许文园 施艳红 《农业环境科学学报》 北大核心 2026年第3期592-602,共11页
本研究通过稻壳生物炭负载三唑酮高效降解菌SM3(Stenotrophomonas maltophilia),系统评估了其对三唑酮污染土壤的修复效能及其作用机制。研究采用单因素优化实验确定最佳降解条件:初始污染物含量20 mg·kg^(-1)、投加量5%(m/m)、土... 本研究通过稻壳生物炭负载三唑酮高效降解菌SM3(Stenotrophomonas maltophilia),系统评估了其对三唑酮污染土壤的修复效能及其作用机制。研究采用单因素优化实验确定最佳降解条件:初始污染物含量20 mg·kg^(-1)、投加量5%(m/m)、土壤含水率66%、环境温度30℃、pH 8.0。在此条件下,处理组(SMDP)的三唑酮降解率达79.14%,较自然衰减组提升54.9个百分点。21 d培养周期数据显示,SMDP处理显著改善土壤理化性质:pH恢复至7.72±0.03(接近原土7.76);速效钾含量提升至244.11 mg·kg^(-1)(+1.71%);有效磷稳定在8.21~9.35 mg·kg^(-1)(+37.62%);硝态氮降至0.57 mg·kg^(-1)(-14.92%);氨态氮增至13.47 mg·kg^(-1)(+1.28%)。16S rRNA测序分析表明该处理同时诱导了变形菌门(相对丰度增加39.78%)等关键菌群的显著演替,稻壳生物炭负载SM3添加会影响土壤的细菌群落结构组成。 展开更多
关键词 三唑酮 稻壳生物炭 生物降解 生物炭固定化技术 土壤理化性质 微生物群落
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南华系锰的生物化学成矿作用 被引量：1
7
作者 陈旭 田郁溟 +5 位作者 高宝龙 王哲 王华青 黄飞 刘东升 肖德长 《地质学报》 北大核心 2026年第2期484-509,共26页
本次工作在湘黔地区南华系锰矿的采矿巷道以及钻孔中采集了碳酸锰矿石样品,用于开展扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,结果显示矿石内碳酸锰普遍交代氧化锰,两者形成的多层微米级微古生物化石构成... 本次工作在湘黔地区南华系锰矿的采矿巷道以及钻孔中采集了碳酸锰矿石样品,用于开展扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,结果显示矿石内碳酸锰普遍交代氧化锰,两者形成的多层微米级微古生物化石构成矿层主体。本研究通过观察矿石显微结构,总结锰矿层和锰结核内微古生物化石的发现及前人微生物代谢模拟实验成果,分析微生物的生理特征对锰质沉积的控制作用机理,证实生物化学作用是锰大规模成矿的关键。我国南华系海相沉积型锰矿产出于湘黔渝地区大塘坡组下段,各矿区锰矿层由赋存于微古生物化石内的菱锰矿物结晶集合体组成。在成矿期,蓝细菌cyanobacteria主导的微生物席生态系统在华南洋陆棚区的底水环境广泛繁育,席内蓝细菌与好氧异养细菌(AHB)、硫酸盐还原细菌(SRB)等微生物互利共生,控制了锰的沉淀以及氧化锰向碳酸锰的转化,矿物悬浮微粒或被存活微生物的表面位点吸附,或自吸附于死亡自溶菌体的空间。海水的锰通量影响微生物席,沉积了菱锰矿工业矿层及其顶底板黑色页岩。本次研究揭示,本质上是微生物席维持自身生存的生命活动促进了锰矿物的沉淀和转化:(1)与锰结核相同,异养细菌的酶促反应主动沉淀氧化锰,降解有机质的代谢副产物被动还原氧化锰;(2)蓝细菌主动调节EPS的微环境为弱碱性-弱还原,调控异养细菌提升微环境中Mn^(2+)离子的浓度,被动连续沉淀碳酸锰矿物;(3)碳酸锰和氧化锰同时沉淀于微生物细胞外,其沉积能力不受菌体吸收锰质的速度和容量的限制,能够将充足的锰质供给转化成巨量的锰矿物沉积;(4)微生物的生命周期就是碳酸锰和氧化锰的“脉动式”沉积周期,世代生长使锰矿物层层堆叠,形成了特征性的微米级矿物结构。本次工作构建了南华系海相沉积型锰矿的生物化学“外生”成矿模式,丰富了锰的“内源外生”成矿学说。 展开更多
关键词 微生物席 蓝细菌 生物诱导作用 生物控制作用 “脉动周期式”沉淀
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新型肥料对典型黄河故道区土壤养分、微生物群落及稻麦产量的影响
8
作者 李传哲 董青君 +5 位作者 纪力 汪吉东 陈川 章安康 张永春 邵文奇 《浙江农业学报》 北大核心 2026年第1期136-147,共12页
为探究不同新型肥料对典型黄河故道区土壤养分、土壤微生物群落及作物产量的影响,本研究开展田间定位试验,设置CK(常规施肥)、NM(增施氮肥187.5 kg·hm^(-2)与微生物菌剂30 kg·hm^(-2))、F(施用生物有机肥6000 kg·hm^(-2)... 为探究不同新型肥料对典型黄河故道区土壤养分、土壤微生物群落及作物产量的影响,本研究开展田间定位试验,设置CK(常规施肥)、NM(增施氮肥187.5 kg·hm^(-2)与微生物菌剂30 kg·hm^(-2))、F(施用生物有机肥6000 kg·hm^(-2))、FE(施用生物有机肥6000 kg·hm^(-2)+土壤酶制剂15 kg·hm^(-2))共4个处理,待作物收获后测定土壤理化性质、土壤酶活性及作物产量等指标,并采用16S rRNA高通量测序技术对土壤细菌群落的组成进行分析。结果表明,与CK相比:F和FE处理的土壤有机质和有效磷含量显著(p<0.05)升高,增幅分别为16.90%~22.17%、78.39%~207.70%,而NM处理的土壤有机质和有效磷含量分别显著降低22.64%和24.91%;NM、F、FE处理的土壤pH值均显著降低,降幅在1.55%~2.46%;NM处理的土壤β-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶活性显著增强,增幅分别为56.42%、139.26%,而F、FE处理的α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶活性显著减弱,降幅分别为73.50%~78.42%、33.15%~36.72%、23.72%~28.64%。在土壤细菌群落丰富度上,NM处理较CK显著下降,而F处理较CK显著增加。在门水平上,与CK相比:F处理变形菌门的相对丰度从33.3%下降至27.8%,绿弯菌门的相对丰度从19.3%上升至22.3%,拟杆菌门的相对丰度从7.3%上升至9.2%;FE处理拟杆菌门的相对丰度从7.3%上升至8.4%。与CK相比,各处理均能提高稻、麦产量,其中,FE处理的增幅最大,并在改善千粒重等产量结构方面具有明显优势。 展开更多
关键词 生物有机肥 微生物菌剂 酶制剂 作物产量 土壤养分 土壤微生物群落
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假单胞菌生物有机肥促进烤烟生长的土壤微生物学机制
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作者 徐文正 郭芳阳 +5 位作者 王孟孟 刘巧真 韩会阁 李小杰 吴照辉 王典 《中国烟草科学》 北大核心 2026年第1期69-78,共10页
为明确增施假单胞菌生物有机肥影响烤烟生长的土壤微生物学机制,设置常规施肥(CK)、增施传统有机肥(OF)和增施假单胞菌生物有机肥(BF)三个处理,分析其对烤烟单株叶片干质量、根际土壤养分、微生物群落结构及病原真菌相对丰度的影响。结... 为明确增施假单胞菌生物有机肥影响烤烟生长的土壤微生物学机制,设置常规施肥(CK)、增施传统有机肥(OF)和增施假单胞菌生物有机肥(BF)三个处理,分析其对烤烟单株叶片干质量、根际土壤养分、微生物群落结构及病原真菌相对丰度的影响。结果表明,BF显著提高单株叶片干质量,较OF和CK分别提高0.98%和12.1%;与CK相比,BF显著增加了烤后烟叶产值,提高了土壤速效氮、速效磷、速效钾、可溶性有机碳(DOC)含量及微生物共现网络稳定性,显著降低病原真菌相对丰度。随机森林分析表明,DOC、平均聚类系数、平均路径长度和病原真菌相对丰度是影响叶片干质量的关键因子,其中叶片干质量与DOC含量和微生物共现网络聚集系数极显著正相关,与平均路径长度及病原真菌相对丰度负相关。综上,增施假单胞菌生物有机肥可优化根际土壤养分状况与微生物网络结构,抑制病原真菌,促进烤烟生长,较传统有机肥具有更好的应用前景。 展开更多
关键词 烤烟 生物有机肥 微生物群落结构 微生物共现网络 可溶性有机碳
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絮状污泥调控强化厌氧氨氧化生物膜生长效能及微生物机制
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作者 翁靖漪 常根旺 +6 位作者 杨津津 李绍康 高博儒 杨晓虎 郭芷瑄 王路路 李翔 《环境工程技术学报》 北大核心 2026年第2期692-702,共11页
厌氧氨氧化(ANAMMOX)技术的推广受限于厌氧氨氧化菌(AnAOB)难以快速高纯度富集,尤其在低氮浓度废水条件下。为此,结合生物膜系统提出了“絮状污泥促启动—适时淘汰促富集”的动态调控策略,通过高浓度絮状污泥提供足量种源和胞外聚合物... 厌氧氨氧化(ANAMMOX)技术的推广受限于厌氧氨氧化菌(AnAOB)难以快速高纯度富集,尤其在低氮浓度废水条件下。为此,结合生物膜系统提出了“絮状污泥促启动—适时淘汰促富集”的动态调控策略,通过高浓度絮状污泥提供足量种源和胞外聚合物促进生物膜构建,启动后调控絮状污泥生物量削弱反硝化菌的竞争,促进AnAOB富集。实验采用设置海绵和K3生物膜载体的序批式反应器,接种纯絮状污泥启动,并于第71和141天分别排放部分和排空絮状污泥,经连续运行210 d后,成功构建了稳定的纯生物膜系统;运行过程中考察反应器脱氮性能,并通过16S rRNA和宏基因组测序方法探究了微生物群落结构和氮代谢功能基因的变化。结果表明:调控后,系统对氮的去除率由81.94%提高至88.55%,ANAMMOX脱氮贡献率从83.53%增至91.34%;生物膜中Candidatus_Jettenia为主要AnAOB属,AnAOB相对丰度提升了5.13个百分点;narG基因丰度上升,norB基因丰度下降,促进了NO_(3)^(-)向NO_(2)^(-)的转化,加速了ANAMMOX反应底物的积累,增强了以ANAMMOX为主导的氮循环过程。研究显示,基于“絮状污泥促启动—适时淘汰促富集”的动态调控策略促进了AnAOB在生物膜上的高效富集,为ANAMMOX技术的实际应用提供了新的思路。 展开更多
关键词 缺氧生物膜 厌氧氨氧化(ANAMMOX) 絮状污泥生物量 生物脱氮 宏基因组测序
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进水碳氮比对生物阳极氨氧化微生物燃料电池运行性能的影响
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作者 徐湛禹 刘俊杰 +6 位作者 张剑波 朱祺琪 武威 潘玲阳 李定心 李刚 王振 《中国环境科学》 北大核心 2026年第2期725-736,共12页
为考察生物阳极氨氧化工艺的稳定性,探究了污水碳氮比(C/N)对生物阳极氨氧化微生物燃料电池(MFC)运行性能及其微生物特性的影响.结果表明,进水C/N会影响电活性生物膜中的微生物群落结构,进而会造成生物阳极氨氧化系统脱氮产电效能的波动... 为考察生物阳极氨氧化工艺的稳定性,探究了污水碳氮比(C/N)对生物阳极氨氧化微生物燃料电池(MFC)运行性能及其微生物特性的影响.结果表明,进水C/N会影响电活性生物膜中的微生物群落结构,进而会造成生物阳极氨氧化系统脱氮产电效能的波动.随着阳极室进水C/N由0.0增至3.0,MFC中反硝化菌群丰度增加,使得反硝化作用与生物阳极氨氧化过程耦合,提高了系统的TN去除效率,此时Geobacter与2种功能菌属(即Nitrosomonas和Candidatus Brocadia)的协同作用亦强化了系统的脱氮产电性能.当进水C/N>3.0后,Geobacter优先利用有机碳源作为阳极底物且在MFC中过量增殖,其代谢途径的改变致使系统中氮转化过程(包括反硝化作用和生物阳极氨氧化反应等)受到抑制,最终导致装置脱氮效能恶化.当进水C/N为3.0时,MFC运行性能较理想,其COD、TN和NH_(4)^(+)-N去除率分别可达(93.09±0.86)%、(94.89±0.38)%和(95.24±0.27)%,输出功率密度峰值为85.16mW/m^(3),电活性生物膜中的优势菌属包括Nitrosomonas、Candidatus Brocadia、Empedobacter、Geobacter、Thauera、Pseudomonas、Zoogloea和Dechloromonas. 展开更多
关键词 生物阳极氨氧化 微生物燃料电池(MFC) 碳氮比(C/N) 电活性生物膜 脱氮
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无机纳米材料-微生物杂合系统的研究进展
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作者 宋浩 张妍 刘其敬 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2026年第1期1-16,共16页
随着CO_(2)排放问题日益严峻,有效减少碳排放是目前最受关注的热点问题.通过物理封存和化学转化等技术固定CO_(2)能耗大且安全性有待评估,而微生物固定CO_(2)技术凭借其环境友好成为可持续碳捕集方案之一.天然固碳微生物通过卡尔文循环... 随着CO_(2)排放问题日益严峻,有效减少碳排放是目前最受关注的热点问题.通过物理封存和化学转化等技术固定CO_(2)能耗大且安全性有待评估,而微生物固定CO_(2)技术凭借其环境友好成为可持续碳捕集方案之一.天然固碳微生物通过卡尔文循环等7种途径固定CO_(2),然而这些途径的固碳效率仍然面临能量供给不足、关键酶催化效率低等问题,限制了其在工业化碳捕集和转化中的广泛应用.一方面,通过合成生物学和代谢工程等方法可以优化光合自养微生物、化能自养微生物和异养微生物的固碳效率,并将CO_(2)高效转化为多种高值化学品.另一方面,无机纳米材料-微生物杂合系统将半导体纳米材料与微生物结合,利用材料优良的光-电转化性能不仅可以增强光能的捕获和电子传递效率,同时能够显著提升CO_(2)转化为高值化学品的效率.本综述总结了微生物天然固定CO_(2)的7种途径,阐述了光合自养、化能自养和异养微生物固碳途径优化机制的近期进展.同时,总结了这些工程细胞及材料-细胞杂合体系统的设计构建技术,分别介绍了直接电子传递下的无机纳米材料-微生物杂合系统和电子载体介导下的无机纳米材料-微生物杂合系统的重要应用,阐述了纳米材料在固定CO_(2)过程中的关键作用和原理,并展望了该领域的未来发展趋势. 展开更多
关键词 二氧化碳捕集 微生物 合成生物学 杂合系统
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不同微生物菌剂对牛粪好氧堆肥腐熟及微生物群落结构影响
13
作者 李贵霞 王书梦 +4 位作者 李烨 周蕾 韩永辉 罗晓 关贝贝 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第3期1299-1306,共8页
针对畜禽粪污污染问题,采用外加菌剂对其好氧堆肥,提高畜禽粪污的肥料化处理及应用。在冬季条件下,以牛粪为发酵原料,添加两种不同微生物菌剂进行好氧堆肥,考察分析堆体理化性质、腐熟度和微生物群落结构的变化特征。结果表明,添加不同... 针对畜禽粪污污染问题,采用外加菌剂对其好氧堆肥,提高畜禽粪污的肥料化处理及应用。在冬季条件下,以牛粪为发酵原料,添加两种不同微生物菌剂进行好氧堆肥,考察分析堆体理化性质、腐熟度和微生物群落结构的变化特征。结果表明,添加不同微生物菌剂的A、B两组高温期均持续超过7天;堆肥结束时,A、B两组的pH、电导率、C/N和总有机碳、发芽指数均能达到畜禽粪污肥料化腐熟度要求;A组的堆肥效果好于B组。微生物菌剂对堆体微生物群落结构影响较大,在细菌门水上平上,A组放线菌门(Actinobacteria)相对丰度最高,而B组最高的为变形菌门(Proteobacteria);在细菌属水平上,A组相对丰度最高的优势菌属为uncultured-compost-bacterium,B组则是unclassified_Vicinamibacterales;在真菌门水平上,A、B两组的优势菌种相似,其中子囊菌门(Ascomycota)为绝对优势菌门;在真菌属水平上,A组的嗜热链球菌属(Mycothermus)丰度具有绝对优势,B组的优势菌属相对丰度分布较均匀。 展开更多
关键词 牛粪 好氧堆肥 微生物菌剂 腐熟度 微生物群落
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木薯PP2基因家族鉴定及其在非生物胁迫下表达特性分析
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作者 薛晶晶 韦卓文 +1 位作者 罗秀芹 安飞飞 《南方农业学报》 北大核心 2026年第1期66-80,共15页
【目的】鉴定木薯韧皮部蛋白2(PP2)基因家族成员,并进行表达特性分析,为深入探究木薯PP2基因家族在非生物胁迫响应中的作用机制提供理论依据。【方法】基于木薯全基因组数据,系统鉴定出PP2基因家族成员,分析其染色体定位、基因结构及编... 【目的】鉴定木薯韧皮部蛋白2(PP2)基因家族成员,并进行表达特性分析,为深入探究木薯PP2基因家族在非生物胁迫响应中的作用机制提供理论依据。【方法】基于木薯全基因组数据,系统鉴定出PP2基因家族成员,分析其染色体定位、基因结构及编码蛋白的理化性质、系统发育、进化特征、保守基序等,并采用实时荧光定量PCR检测MePP2s基因在不同非生物胁迫下的表达模式。【结果】从木薯基因组中鉴定出18个PP2基因家族成员(MePP2s),按照各基因在染色体上的定位顺序依次命名为MePP2-1~MePP2-18,分布于10条染色体上,编码氨基酸数量为166~346个,蛋白相对分子质量为19252.29~38785.00 Da,理论等电点为5.46~8.83,其中酸性蛋白10个,中性蛋白1个,碱性蛋白7个,分别定位于细胞核、细胞质、叶绿体、细胞骨架。系统发育分析结果显示,18个木薯MePP2s蛋白和30个拟南芥AtPP2s蛋白分为4个类群,MePP2s蛋白主要聚集在GroupⅠ和GroupⅢ,而AtPP2s蛋白则主要聚集在GroupⅠ和GroupⅡ,显示出物种间进化特征的差异性。同一类群具有相似的基因结构和保守基序。启动子顺式作用元件主要包含光响应元件、激素响应元件、非生物胁迫响应元件等。共线性分析结果显示,共鉴定出3对片段重复基因和4对串联重复基因,这些重复基因主要集中于GroupⅠ与GroupⅢ类群中,且进化过程主要受到纯化选择。实时荧光定量PCR结果显示,在盐胁迫、干旱胁迫、低温胁迫、氧化胁迫下,大部分基因的表达随胁迫时间延长呈上升趋势,或呈先升高后降低的变化趋势,但不同基因、不同组织及不同胁迫之间存在明显差异。【结论】木薯PP2基因家族成员的表达受多种环境信号和植物激素调控,具有明显的组织特异性和胁迫特异性,推测该家族基因在木薯生长发育及胁迫应答中发挥重要作用。 展开更多
关键词 木薯 PP2基因家族 生物信息学分析 非生物胁迫 表达分析
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原位储层微生物群落代谢功能潜力与协同共生关系
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作者 李洋 唐书恒 +2 位作者 陈健 郗兆栋 张迁 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第3期199-212,共14页
微生物群落的协同共生在维持生态系统功能稳定等方面发挥不可替代的作用,煤储层中微生物降解有机质是多种微生物协同完成的多步骤代谢过程。“煤层气生物工程”理论与技术可应用于煤层气井改造增产以达到负碳减排效应,因此深入研究煤储... 微生物群落的协同共生在维持生态系统功能稳定等方面发挥不可替代的作用,煤储层中微生物降解有机质是多种微生物协同完成的多步骤代谢过程。“煤层气生物工程”理论与技术可应用于煤层气井改造增产以达到负碳减排效应,因此深入研究煤储层中微生物群落的功能潜力和共生关系对二氧化碳资源化利用至关重要。以沁水盆地南部柿庄南区块3号煤层水环境中参与碳代谢及生命元素循环的微生物为研究目标,通过宏基因组生物测序和共生网络分析等手段探究地下原位环境中微生物群落结构、多样性组成及协同代谢潜力的时空演化规律。结果表明:研究区煤层水环境中的细菌群落结构较古菌受季节或地下水径流影响显著。微生物参与碳代谢与生物地球化学循环各个阶段,与有机质降解、甲烷生成和硫酸盐还原等相关的C-N-S-Fe循环基因普遍存在。储层地球化学环境受外来水源补给与径流条件呈现季节和区域差异,决定了微生物群落代谢功能潜力的时空异质性。微生物菌群在非雨季携带更多有机质降解相关基因,微生物代谢功能与地球化学环境因素间的联系在雨季减弱。原位储层环境生态系统的稳定性和持续性不仅取决于微生物群落多样性和代谢功能,还取决于它们之间的协同共生关系,复杂而多样的微生物协同关系和共生网络有利于有机质降解和生命元素地球化学循环。综上,研究结果为有机储层二氧化碳生物甲烷化与“煤层气生物工程”增产实践提供理论依据和应用指导。 展开更多
关键词 微生物群落 生物地球化学循环 沁水盆地 产甲烷菌 硫酸盐还原
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鄂西北酱酒产区高温大曲微生物多样性解析
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作者 赵恒 倪慧 +3 位作者 侯强川 叶明波 张海波 郭壮 《食品与发酵工业》 北大核心 2026年第1期162-168,共7页
为深入了解鄂西北酱酒产区高温大曲的微生物多样性,该研究采用MiSeq高通量测序技术对其展开分析。结果发现该产区高温大曲中的优势细菌类群主要为克罗彭斯特德菌属(Kroppenstedtia,22.04%)、慢生芽孢杆菌属(Lentibacillus,17.82%)和芽... 为深入了解鄂西北酱酒产区高温大曲的微生物多样性,该研究采用MiSeq高通量测序技术对其展开分析。结果发现该产区高温大曲中的优势细菌类群主要为克罗彭斯特德菌属(Kroppenstedtia,22.04%)、慢生芽孢杆菌属(Lentibacillus,17.82%)和芽孢杆菌属(Bacillus,15.81%),优势真菌类群主要为嗜热丝孢菌属(Thermomyces,39.91%)、嗜热子囊菌属(Thermoascus,28.23%)和曲霉菌属(Aspergillus,10.10%)。基于操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)水平分析发现,该产区样品中存在7个核心细菌OTU,被鉴定为Kroppenstedtia(18.11%)、Lentibacillus(11.72%)和覆膜孢酵母菌属(Saccharopolyspora,2.93%),累计相对含量达32.77%;存在2个核心真菌OTU,被鉴定为嗜热丝孢菌属(Thermomyces,26.00%)和Aspergillus(5.17%),累计平均相对含量达31.17%。主坐标分析显示各县区样品的微生物群落结构仍有不同。南漳县样品中主要的特有细菌为Bacillus(23.75%),神农架林区样品中主要的特有细菌和真菌分别为高温放线菌属(Thermoactinomyces,4.92%)和根霉菌属(Rhizopus,20.70%),保康县样品中特有细菌为葡萄球菌属(Staphylococcus,17.63%)。值得注意的是,神农架林区样品中的特有细菌和真菌种类及其累计相对含量均较高,这说明神农架林区的样品与其他2个县区的样品差异较大。 展开更多
关键词 鄂西北地区 酱香型白酒 高温大曲 微生物类群 核心微生物
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食用菌硒生物强化研究进展
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作者 褚卓栋 姜淑慧 +3 位作者 杨子涵 桑青 邓嘉琳 陈文杰 《食用菌学报》 北大核心 2026年第2期160-172,共13页
硒是人体必需的微量元素,具有抗氧化、增强免疫力、抗肿瘤和抗感染等作用。硒生物强化是通过作物育种、基因工程或农艺实践增加农产品中的硒含量。食用菌不仅具有较强的硒富集能力,也具有较强的硒生物转化能力,能够有效地将无机硒转化... 硒是人体必需的微量元素,具有抗氧化、增强免疫力、抗肿瘤和抗感染等作用。硒生物强化是通过作物育种、基因工程或农艺实践增加农产品中的硒含量。食用菌不仅具有较强的硒富集能力,也具有较强的硒生物转化能力,能够有效地将无机硒转化为有机硒。笔者综述了食用菌硒生物强化途径、机制和技术要点,以及硒生物强化食用菌的功能,并展望了该领域的产业发展前景。 展开更多
关键词 硒 食用菌 生物强化 培养方式 生物学功能
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大米中铅的体外生物有效性测定方法的建立
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作者 夏季 陈悦 李慧 《食品与机械》 北大核心 2026年第1期36-42,共7页
[目的]建立一种简洁测定铅的生物有效性的方法,并将其应用于大米中铅的生物有效性评价。[方法]探究口腔相、胃相和肠相体外消化中的pH值、消化酶及消化时间对铅释放量的影响,并将其与Caco-2细胞相结合测定大米中铅的生物有效性及生物利... [目的]建立一种简洁测定铅的生物有效性的方法,并将其应用于大米中铅的生物有效性评价。[方法]探究口腔相、胃相和肠相体外消化中的pH值、消化酶及消化时间对铅释放量的影响,并将其与Caco-2细胞相结合测定大米中铅的生物有效性及生物利用率。[结果]在体外模拟胃肠相消化时,最适体外模拟消化条件为胃相pH为1.5,加入胃蛋白酶,消化2 h;肠相pH为7.0,加入胰蛋白酶消化4 h;以Caco-2细胞的表面微绒毛结构、碱性磷酸酶比值及跨膜电阻值为指标构建体外模拟肠相消化模型,并以大米为样品,测得蒸煮前后大米在胃相中铅的生物利用率分别为64.94%~78.70%和57.06%~72.20%,在肠相中铅的生物利用率分别为22.94%~33.77%和21.23%~27.24%,在肠相中生物有效性分别为2.37%~6.28%和1.57%~4.09%。[结论]试验建立的方法可用于大米中铅的生物有效性评价,蒸煮能够降低大米在胃肠消化吸收过程中铅的生物利用率和生物有效性,大米中的铅只有极少部分可以通过循环进入身体各处。 展开更多
关键词 铅 大米 体外消化 生物利用率 生物有效性 重金属检测
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微生物种质资源挖掘及选育技术研究进展
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作者 史佳琦 王城名 +2 位作者 王文婧 张卓雅 杨立杰 《中国畜牧兽医》 北大核心 2026年第2期543-554,共12页
微生物是地球上储量最丰富的生物群体,在人类生产、健康和生活中均扮演着重要的角色。传统挖掘培养方案相对落后,只有极少一部分微生物能够被培养。近年来,随着高通量测序技术的飞速发展,培养组学逐渐进入研究者的视野,并在微生物种质... 微生物是地球上储量最丰富的生物群体,在人类生产、健康和生活中均扮演着重要的角色。传统挖掘培养方案相对落后,只有极少一部分微生物能够被培养。近年来,随着高通量测序技术的飞速发展,培养组学逐渐进入研究者的视野,并在微生物种质资源的开发中显示出巨大的应用潜力,如通过多种培养条件结合基质辅助激光解吸时间飞行质谱(MALDI-TOF MS)技术成功在畜禽肠道、森林或海洋沉积物等环境中筛选出新菌株,为微生物资源挖掘提供了新途径。与此同时,通过构建微生物细胞工厂、解析非模式菌株代谢网络及设计合成微生物群落,为微生物的定向改造与功能强化提供了新思路,如通过构建微生物细胞工厂,可实现青蒿酸、聚羟基脂肪酸酯等产物的高效合成;基于嗜热菌、耐盐放线菌等非模式菌株开发的新型底盘细胞,突破了传统模式菌的代谢限制;而合成微生物群落优化了复杂产物的生物合成途径,提高了微生物的筛选与培养效率。文章综述了近年来微生物种质资源挖掘及选育技术,重点论述了培养组学及其他技术手段的联合应用策略,并整合了微生物细胞工厂构建、非模式菌株改造及合成微生物群落设计等方面的研究进展及其在不同领域的应用与挑战,以期为中国微生物种质资源的挖掘与高效应用提供理论基础与技术参考。 展开更多
关键词 微生物 培养组学 种质资源 MALDI-TOF MS 微生物细胞工厂 合成生物学
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绿木霉NY45单独及与铜唑联用生物防腐应用研究
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作者 姜珲 熊怡心 +2 位作者 李惠 张景朋 马星霞 《林业工程学报》 北大核心 2026年第1期36-42,共7页
木材防腐是预防木构件受腐朽菌侵蚀导致降解和性能降低,从而延长其使用寿命的重要方法。通过单独使用拮抗微生物绿木霉(Trichoderma virens,NY45株系)或与木材防腐剂铜唑联合使用对木材进行防腐处理,探索绿木霉生物防腐处理的实际应用... 木材防腐是预防木构件受腐朽菌侵蚀导致降解和性能降低,从而延长其使用寿命的重要方法。通过单独使用拮抗微生物绿木霉(Trichoderma virens,NY45株系)或与木材防腐剂铜唑联合使用对木材进行防腐处理,探索绿木霉生物防腐处理的实际应用工艺。通过联用方式可降低化学防腐剂用量,以实现更为环保的长效防腐。研究以绿木霉NY45孢子液为处理剂,单独或与铜唑防腐剂联用处理杨木和辐射松试件,通过实验室耐腐效果评价,探索绿木霉NY45单独作为生物防腐菌应用时的处理条件及与铜基防腐剂联合应用的效果和工艺。结果显示,绿木霉NY45孢子液处理时机应选择在腐朽菌侵染前或侵染后1周之内处理,其效果较明显,处理材耐腐等级可达强耐腐等级(Ⅰ级),适宜的孢子液处理计数浓度为1×10^(6)~2×10^(7)个/mL;绿木霉NY45与不同载药量铜唑联用处理试材,相较于单独使用同计数浓度孢子液和铜唑的试件耐腐性能均有所提高,当计数浓度1×10^(5)个/mL绿木霉NY45孢子液与载药量≥0.05 kg/m^(3)的铜唑联用时效果较好,试件质量损失率均低于2%。本研究为绿木霉NY45作为生物防腐菌在木材保护中的应用提供了依据,为进一步开发环保木材保护技术开拓了思路。 展开更多
关键词 木材防腐 绿木霉NY45 拮抗微生物 生物防治 生物防腐
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