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n-damo细菌在不同生态环境中的遗传多样性和潜在功能研究
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作者 丁昊 李长鑫 +1 位作者 丁静 兰昊 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期202-211,共10页
反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)是自然环境中减少甲烷排放的关键过程。近年来研究发现,亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化(n-damo)细菌在湖泊、河流、稻田和生物反应器等环境中表现出不同的分布特征和群落格局。然而,以往的环境调研主要集中在单一... 反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)是自然环境中减少甲烷排放的关键过程。近年来研究发现,亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化(n-damo)细菌在湖泊、河流、稻田和生物反应器等环境中表现出不同的分布特征和群落格局。然而,以往的环境调研主要集中在单一生态环境或样本类型,使得n-damo细菌在全球生态格局中的总体作用和分布特征仍然存在一定的未知。此外,在描述不同生态环境中n-damo细菌多样性时,16S rRNA和pmoA基因之间的具体区别或偏好性尚不清楚。因此,为了填补这一研究空白,基于n-damo细菌的两个关键基因,即16S rRNA和pmo A,通过生物信息学分析来评估不同生态系统中n-damo细菌的多样性特征。研究发现,16Sr RNA和pmoA基因所揭示的n-damo细菌遗传多样性和潜在功能存在差异。保守性更高的16S r RNA基因在湿地环境中多样性最高,而在人工富集环境中多样性最低。pmo A基因则在淡水环境中表现出最高的多样性,但也同样在人工富集环境中表现出最低的多样性。热图和韦恩图显示,淡水环境和湿地环境中n-damo细菌的相似性最高,但人工富集和咸水环境下的n-damo细菌与其他环境差异显著。此外,系统发育分析显示,16S rRNA与pmoA基因具有不同的同源模式,16S r RNA因其保守性而具有较高的同源性,而pmo A基因则表现出更多的簇族分化。这些结果为了解DAMO微生物对不同生态系统中甲烷减排和碳氮生物地球化学循环的贡献提供了重要见解。此外,未来n-damo细菌的环境调研工作应同时分析16S rRNA和pmo A基因,从而对n-damo细菌的分布和功能进行更加科学地综合评价。 展开更多
关键词 反硝化厌氧甲烷氧化(damo) 亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化细菌(n-damo细菌) 16S rRNA基因 pmo A基因 生物信息学分析 遗传多样性
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水生环境中反硝化型甲烷厌氧氧化研究进展
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作者 王培怡 李伟强 +2 位作者 周冉冉 卫恒臣 丁竹红 《生态毒理学报》 北大核心 2025年第3期349-362,共14页
反硝化型甲烷厌氧氧化(denitrifying anaerobic methane oxidation,DAMO)过程是偶联碳氮循环的重要过程,在氧化CH_(4)的同时还原NO_(3)^(-)或NO_(2)^(-),对缓解温室效应和富营养化问题具有双重意义。现有研究表明,隶属于NC10门的细菌和A... 反硝化型甲烷厌氧氧化(denitrifying anaerobic methane oxidation,DAMO)过程是偶联碳氮循环的重要过程,在氧化CH_(4)的同时还原NO_(3)^(-)或NO_(2)^(-),对缓解温室效应和富营养化问题具有双重意义。现有研究表明,隶属于NC10门的细菌和ANME-2d的古菌是介导硝酸盐和亚硝酸盐型的DAMO过程的功能微生物,二者在全球主要水生生态环境中均有广泛的分布,但是对于其分布规律、环境调控机制及对总DAMO的相对贡献仍缺乏系统认识。鉴于此,本文系统综述了DAMO在水生生态系统中的分布研究进展:(1)总结了自然环境中DAMO潜在速率和功能微生物的检测方法;(2)汇总了DAMO过程及其功能微生物在水生环境中的分布规律;(3)总结了现有研究的不足并展望了未来研究的方向。综述研究表明,温度、氧、pH、NO_(3)^(-)/NO_(2)^(-)、甲烷与有机质、盐度等因素是调控自然水环境中DAMO分布的重要环境因素,DAMO速率在红树林、潮滩、富营养化湖泊(如滇池)、稻田等富含有机质的沉积物生境中高于其他生境,但考虑到不同生境在陆地和海岸带系统中的分布、面积不同,不同水环境对DAMO总体贡献仍需要进一步研究。ANME-2d古菌利用多种电子受体如Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)等金属氧化物进行CH_(4)厌氧氧化的选择机制和对CH_(4)去除的生态效应尚不清楚,是未来研究的重点方向。 展开更多
关键词 温室气体 水生生态系统 反硝化甲烷厌氧氧化(damo) 甲烷 反硝化
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甲烷厌氧氧化微生物的研究进展 被引量:29
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作者 沈李东 胡宝兰 郑平 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期619-628,共10页
甲烷是一种重要的温室气体,其对全球气候变暖的贡献率约占20%。微生物进行的甲烷厌氧氧化(Anaerobic oxidation of methane,AOM)是减少自然环境中该温室气体排放的重要生物途径。根据耦联反应的不同,可将AOM分为两类,即硫酸盐还原型甲... 甲烷是一种重要的温室气体,其对全球气候变暖的贡献率约占20%。微生物进行的甲烷厌氧氧化(Anaerobic oxidation of methane,AOM)是减少自然环境中该温室气体排放的重要生物途径。根据耦联反应的不同,可将AOM分为两类,即硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化(Sulphate-dependent anaerobic methane oxida-tion,SAMO)和反硝化型甲烷厌氧氧化(Denitrification-dependent anaerobic methane oxidation,DAMO),前者以SO42-作为AOM的最终电子受体,后者以NO2-/NO3-作为AOM的最终电子受体。深入了解这两种类型AOM的发生机理,有助于更好地理解该生物过程的重要性,为AOM工艺的开发提供理论依据。鉴此,本文简要介绍了不同类型的AOM及其参与的微生物,着重阐述了其发生机理,并探讨了AOM未来的研究方向与应用前景。 展开更多
关键词 硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化(SAMO) 反硝化型甲烷厌氧氧化(damo) 机理
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反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥脱氮效能 被引量:6
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作者 刘春爽 李伟 +5 位作者 于海彤 张慧娟 张璐瑶 赵东风 刘芳 赵朝成 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期177-182,共6页
采用改进的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,在温度为30℃条件下,逐渐缩短HRT(水力停留时间)由9.6 d到0.9 d,经过160 d运行,成功培养出反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥,采用荧光原位杂交(FISH)分析、16S rRNA分析等方法研究... 采用改进的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,在温度为30℃条件下,逐渐缩短HRT(水力停留时间)由9.6 d到0.9 d,经过160 d运行,成功培养出反硝化厌氧甲烷氧化与厌氧氨氧化耦合颗粒污泥,采用荧光原位杂交(FISH)分析、16S rRNA分析等方法研究颗粒结构和微生物组成特征。结果表明耦合颗粒污泥的氨氮和亚硝酸盐的脱除速率分别为588.9和523 mg·L^(-1)·d^(-1),反硝化厌氧甲烷氧化活性达95.2 mg·L^(-1)·d^(-1),出水硝酸盐质量浓度小于40 mg·L^(-1),总氮去除率达92.5%;耦合颗粒污泥平均粒径为0.76 mm,与接种厌氧氨氧化颗粒污泥相比增加了1.46倍;反硝化厌氧甲烷氧化微生物主要位于耦合颗粒污泥外层,厌氧氨氧化菌位于耦合颗粒污泥内部;主要的厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,主要的反硝化厌氧甲烷氧化细菌为Candidatus Methylomirabilis,反硝化厌氧甲烷氧化古菌为Candidatus Methanoperedens。 展开更多
关键词 反硝化厌氧甲烷氧化 厌氧氨氧化 颗粒污泥 脱氮
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亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化微生物生态学研究进展 被引量:9
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作者 沈李东 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期713-722,共10页
亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO)是指以亚硝酸盐为电子受体将甲烷氧化为二氧化碳的微生物生理过程。虽然目前人们对于N-DAMO的研究主要集中于人工环境,但不断有证据表明N-DAMO菌广泛分... 亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO)是指以亚硝酸盐为电子受体将甲烷氧化为二氧化碳的微生物生理过程。虽然目前人们对于N-DAMO的研究主要集中于人工环境,但不断有证据表明N-DAMO菌广泛分布于不同类型生境(如河流、湖泊、湿地和海洋等)中,且在部分生境中已被证实N-DAMO反应的发生。这表明N-DAMO是一种被忽视的甲烷汇,其在全球温室气体减排中可能起着重要作用。本文介绍了N-DAMO菌的分类和生化反应机理,总结了N-DAMO菌在不同自然生态系统中的分布特征与作用强度,浅析了影响N-DAMO菌在自然生态系统中分布和发挥作用的主要环境因子,并探讨了N-DAMO反应作为一种被忽视的甲烷汇在控制温室气体排放中的贡献。 展开更多
关键词 亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化 甲烷汇 分类 分布 活性 环境因子
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中空纤维膜生物反应器富集反硝化厌氧甲烷氧化菌群的研究 被引量:10
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作者 钱祝胜 付亮 +2 位作者 丁静 丁兆威 曾建雄 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期887-892,共6页
反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程可以由一种称为Methylomirabilis oxy f era的DAMO细菌在有或者没有DAMO古菌下完成.已经报道的DAMO过程的菌群富集时间长(一般需要7~18月),且DAMO体系反硝化速率低.利用中空纤维膜生物反应器(HFM... 反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程可以由一种称为Methylomirabilis oxy f era的DAMO细菌在有或者没有DAMO古菌下完成.已经报道的DAMO过程的菌群富集时间长(一般需要7~18月),且DAMO体系反硝化速率低.利用中空纤维膜生物反应器(HFMB)提高甲烷的传质来试图实现快速启动DAMO反应,结果发现HFMB在不到3个月时间内就表现出DAMO反应,其反硝化速率达到50 mg · L -1· d-1硝酸盐氮.二代测序显示,HFMB中微生物以 A naerolineaceae , A zospira ,CL500‐3占绝对优势,分别为39.08%,13.68%和11.54%,而 DAMO 细菌(Methylomirabilis)和与厌氧甲烷氧化有关的古菌 Methanosarcina分别占0.02%和0.13%,因此推测在HFMB中DAMO过程是由一群新的菌群主导完成. 展开更多
关键词 硝酸盐 厌氧甲烷氧化 中空纤维膜反应器 快速富集
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反硝化型厌氧甲烷氧化耦合厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展
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作者 周朗 陆兵 +2 位作者 潘世优 黎贞崇 韦宇拓 《广西科学》 CAS 北大核心 2023年第5期829-840,共12页
反硝化型厌氧甲烷氧化(Denitrifying Anaerobic Methane Oxidation,DAMO)耦合厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)脱氮工艺在实现能源废水处理方面具有很大的潜力。DAMO-Anammox脱氮工艺能同时将甲烷、氨氮和硝酸盐转化... 反硝化型厌氧甲烷氧化(Denitrifying Anaerobic Methane Oxidation,DAMO)耦合厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)脱氮工艺在实现能源废水处理方面具有很大的潜力。DAMO-Anammox脱氮工艺能同时将甲烷、氨氮和硝酸盐转化为无害的N_(2)和CO_(2),在无需额外能量消耗下实现废水中的碳氮循环,有望成为未来环境友好型废水处理的主要技术。本文讨论了DAMO-Anammox微生物的协同和竞争机制,不同电子受体的类型对脱氮过程中微生物胞外电子传递机制及脱氮除甲烷效率的影响,指出了目前DAMO-Anammox脱氮工艺存在的功能微生物富集困难、气液传质效率差和脱氮性能不足等应用瓶颈,总结了如新型反应器构型的设计、人工电子中介体投入和电化学强化等相对应的改进策略,为该工艺的进一步研究和规模化应用提供参考。 展开更多
关键词 反硝化型厌氧甲烷氧化 厌氧氨氧化 废水处理 电子传递 脱氮
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反硝化厌氧甲烷氧化微生物的生态分布研究进展 被引量:2
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作者 李长鑫 盛光遥 +1 位作者 汤明芳 丁静 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期21-29,共9页
反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程是以甲烷为唯一电子供体、硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程,这一过程在碳氮元素生物地球化学循环和控制全球温室效应方面都起着非常重要的作用。综述了DAMO微生物在典型生态系统(如淡水湖泊、湿... 反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程是以甲烷为唯一电子供体、硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程,这一过程在碳氮元素生物地球化学循环和控制全球温室效应方面都起着非常重要的作用。综述了DAMO微生物在典型生态系统(如淡水湖泊、湿地、河流)和非典型生态系统(如海洋、盐湖)中的分布特征、群落结构、物种丰度及影响因素,探究了不同区域环境中DAMO微生物的多样性差异,对比讨论了DAMO微生物环境调研采用的主要检测方法。DAMO微生物在绝大部分生态环境中均有分布,且DAMO微生物在不同生境间的群落结构和物种丰度均存在一定差异,其中盐水环境与淡水环境中的DAMO微生物差异较大。水体中的总碳、TP/TN、氨氮含量也是影响DAMO微生物菌群分布的重要因素。然而,目前针对DAMO古菌的环境调研非常缺乏,还需要开展更多的研究工作。此外,更特异/有效的引物设计以及其他检测技术的发展将有利于进一步认识和理解环境中DAMO微生物的多样性及生态功能。 展开更多
关键词 反硝化厌氧甲烷氧化(damo) 生态分布 微生物多样性
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反硝化型厌氧甲烷氧化微生物的研究进展 被引量:1
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作者 秦帆 盛光遥 +4 位作者 李长鑫 汤明芳 何岸飞 姜晶 丁静 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1-8,共8页
反硝化型厌氧甲烷氧化(DAMO)是以甲烷为电子供体、硝酸盐/亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程,由DAMO古菌和DAMO细菌2种微生物催化完成。该过程不仅对生态系统中的甲烷消耗具有非常重要的贡献,还连接着碳氮元素之间的生物地球化学循环,... 反硝化型厌氧甲烷氧化(DAMO)是以甲烷为电子供体、硝酸盐/亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程,由DAMO古菌和DAMO细菌2种微生物催化完成。该过程不仅对生态系统中的甲烷消耗具有非常重要的贡献,还连接着碳氮元素之间的生物地球化学循环,在废水生物脱氮方面也具有一定的应用潜力,具有重要的研究意义。对近年来DAMO微生物的研究进展进行了梳理和讨论,着重阐述了有关DAMO微生物的代谢途径、富集影响因素(接种物、温度、甲烷传质/分压和反应器构型),以及在废水处理中的应用潜力等方面的内容。并在此基础上,针对DAMO古菌在碳氮循环中的贡献以及模拟DAMO过程的数学模型等未来可能的研究方向提出了展望,以期为DAMO微生物的环境功能研究及废水脱氮处理应用提供参考。 展开更多
关键词 反硝化型厌氧甲烷氧化(damo) 废水生物脱氮 生物地球化学循环 damo古菌 damo细菌
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不同类型稻田亚硝酸型CH_(4)厌氧氧化潜力的比较研究
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作者 薛梦琪 周聪 +2 位作者 饶旭东 谢晴 张耀鸿 《南京信息工程大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第1期120-126,共7页
甲烷(CH_(4))厌氧氧化是稻田土壤中消减温室气体排放的重要过程.本试验选择内陆性南京稻田和滨海性上海崇明岛围垦稻田,比较研究稻田耕层(0~10 cm)和深层(50~60 cm)土壤中亚硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化(n-DAMO)潜力的差异及其微生物驱动机制... 甲烷(CH_(4))厌氧氧化是稻田土壤中消减温室气体排放的重要过程.本试验选择内陆性南京稻田和滨海性上海崇明岛围垦稻田,比较研究稻田耕层(0~10 cm)和深层(50~60 cm)土壤中亚硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化(n-DAMO)潜力的差异及其微生物驱动机制.结果表明,南京稻田耕层土壤的n-DAMO速率为3.51 nmol·g^(-1)·d^(-1)(以^(13)CO_(2)计),显著高于围垦稻田耕层土壤(1.43 nmol·g^(-1)·d^(-1)).两种类型稻田耕层土壤的n-DAMO速率均显著高于深层土壤.南京稻田和围垦稻田M.oxyfera-like细菌的16S rRNA基因拷贝数分别为(2.31~4.82)×10^(7)和(0.89~2.12)×10^(7) copies·g^(-1),与亚硝酸盐型CH_(4)厌氧氧化速率显著正相关.相关性分析发现,土壤有机碳、总氮、无机态氮是稻田n-DAMO速率分异的重要原因.综上所述,内陆性稻田土壤n-DAMO氧化潜力较高,其主要由较高的土壤本底碳、氮水平和功能微生物丰度所致. 展开更多
关键词 稻田 甲烷厌氧氧化 M.oxyfera
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