土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌的研究进展
土壤中的氨氧化微生物硝化作用（Nitrification）是指生物利用氧气将氨氧化为亚硝酸盐继而将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的作用。
氨氧化作用是硝化作用的第一个反应步骤，也是限速步骤，是全球氮循环的中心环节。氨氧化为亚硝酸盐的过程是由两群微生物完成：氨氧化细菌（AOB）与氨氧化古菌（AOA）。研究最多的土壤中的氨氧化细菌属于亚硝化单胞菌属与亚硝化球菌属。尽管在土壤中氨氧化同时发生在细菌和古菌之中，但古菌的氨氧化作用却同时在土壤以及海洋环境中占首要地位。
氨氧化细菌是执行硝化作用第一步的关键微生物，即将氨氧化为亚硝酸盐，该步骤也是硝化速率的限制性步骤。自养型氨氧化细菌可分为两大类, 一类属于γ-变形细菌(γ-proteobacteria)，只存在于海洋和咸水中，另一类属于β-变形细菌(β-proteobacteria)，土壤中的氨氧化细菌均属此类。氨氧化细菌通过单加氧酶(amoA)活性控制氨氧化成亚硝酸盐的速率。最新研究发现具有amoA 基因的泉古菌门的古细菌，进一步研究证实自然界中存在具有氨氧化功能的氨氧化古菌，且陆地生态系统中氨氧化古菌的数量和分布比氨氧化细菌更丰富。
第二步（将亚硝酸盐氧化为硝酸盐）主要是由细菌中的硝化杆菌属来完成。以上步骤都会产生能量并偶联合成腺苷三磷酸，硝化有机体都是化能自养菌并且利用二氧化碳作为他们生长的碳源。一些氨氧化细菌具有一种称为脲酶的酶，这种酶催化尿素分子分解为两分子的氨以及一分子的二氧化碳。人们发现欧洲亚硝化单胞菌与土壤生的氨氧化细菌群一样，可以通过卡尔文循环同化脲酶反应生成的二氧化碳以产生生物质能，并通过将氨（脲酶的另一产物）氧化为亚硝酸盐的过程收获能量。这一特性可解释为什么在酸性环境中存在尿素的情况下会促进氨氧化细菌的生长。
早年通过同位素示踪技术的研究发现，14C—衰减性无机碳和H132 CO3都能嵌合到生长旺盛的泉古菌细胞上,结合对古代泉古菌的类脂特征分析均表明这些中温海洋泉古菌营自养型生长。运用单细胞水平上的放射性自显影技术与染色技术相结合的方法也证实了泉古菌对无机碳的结合作用，但这些研究不能确定泉古菌自养生长的能量来源。直到最近，Venter等用鸟枪法对Sargasso海中的宏基因组进行测序分析后发现,文库中存在新的泉古菌氨单加氧酶基因( amoA)序列；Treusch等在一个43 kb的土壤宏基因组片段中也发现泉古菌的amoA 基因。这两个研究首次揭示了未培养的中温泉古菌中氨氧化基因的存在。Kênneke等成功地从海水中分离到一株泉古菌Nitrosopum ilus maritim us,该菌具有氨单加氧酶基因的所有成员amoA，amoB和amoC，且以氨为唯一能源进行自养生长。这一发现有力地证实了泉古菌amoA基因与氨氧化作用之间的关系。
AOA和AOB的数量和多样性组成对不同土壤环境条件变化的响应不同，暗示二者在不
同生态环境条件下的活性及其对硝化作用的贡献不同，进一步明确控制AOA和AOB的分布、数量和活性的主导因子以及二者在这些生态系统中对硝化作用的相对贡献，具有重要的意义。
贺纪正等发现氨氧化古菌在酸性土壤硝化作用中起主导作用
中国科学院生态环境研究中心贺纪正研究员课题组于2007年在Environmental Microbiology上首次报道了酸性土壤中存在大量氨氧化古菌（AOA），且AOA的数量与土壤硝化潜势呈显著正相关关系，最近，他们利用稳定性同位素探针技术（SIP），结合经典的分子生态学手段，对我国强酸性土壤中的硝化作用机理开展了深入研究。
根据氨氧化微生物氧化氨时进行化能自养生长固定CO2为碳源的牲征，研究人员在实验室微宇宙培养条件下，分别用13C-CO2和12C-CO2对酸性土壤进行标记培养，通过密度梯度超速离心，将结合了13C和12C的微生物DNA加以分离，并对这些DNA进行分子生物学分析，发现属于奇古菌门(Thaumarchaeota)中的氨氧化古菌(AOA)能固定13CO2，且其丰度变化与活跃的氨氧化速率呈显著正相关。采用高度灵敏的15N-同位素示踪技术，研究发现酸性土壤能够氧化极低浓度的尿素分子（5 ppm），表明尿酶水解为基础的硝化作用存在于自然界的酸性土壤中。利用新一代高通量测序技术，开发了无偏差的分子指纹识别方法，发现在整体微生物群落水平古菌增加27倍。在代表微生物多样性组成的DGGE指纹图谱上，两个AOA类群在培养后显著增加，而相应的氨氧化细菌则变化不明显，表明尿素显著促进了酸性土壤古菌生长和硝化作用，从而直接证明AOA是该酸性土壤硝化作用的主要贡献者。进一步的系统发育分析表明，我国典型酸性土壤中硝化古菌与英国科学家2011年9月在PNAS报道的酸性土壤硝化古菌Nitrosotalea devanaterra具有最近的亲缘关系，表明古菌主导了酸性土壤氨氧化。
《高含氮稻田深层土壤的氨氧化古菌和厌氧氨氧化菌共存及对氮循环的影响》一文报道，在沼渣处理废水浇灌的高含氮稻田深层土壤中，anammox 与AOA 共存。通过构建克隆文库发现，此土壤中厌氧氨氧化菌的生物多样性相对较低，35 个克隆序列只分为4 个独立操作单元( OTU)，代表序列与Genebank 数据库中已探明的厌氧氨氧化菌Candidatus ‘Kuenenia stuttgartiensis’的同源性超过95%；对氨氧化古菌的分析发现，20 个克隆子共得到5 个OTU，其与基因库中土壤沉积物进化分支关系最近，序列的同源性部分超过98%。同位素示踪的初步结果表明，anammox 产生的氮气占此土壤总氮气生成量的24.1%－29.8%。最近的一些研究证实，在草场的土壤环境中，真正起到氨氧化作用的是AOB，但是在海洋和多数土壤环境中，AOA 起主导作用。AOA 相对于AOB 更广阔的生态位使得AOA 在一些特殊环境中相对于AOB 具有强的竞争力。
红菌与厌氧氨氧化菌
红菌与厌氧氨氧化菌 摘要： 红菌为野生珍贵的食用真菌。食用能增强人体免疫力，有补血养元、抗肿瘤之神功。但红菌的菌丝不能分离，故至今无法进行人工栽培,日见珍贵。而平日人们俗称的“红菌”，其实是厌氧氨氧化菌，成熟的厌氧氨氧化污泥呈现美丽的深红色，所以俗称红菌。厌氧氨氧化菌是一类细菌。它们对全球氮循环具有重要意义，也是污水处理中重要的细菌。 关键词： 红菌厌氧氨氧化菌微生物污水处理 引言： 近年来，有关厌氧氨氧化过程这一特殊的生化机制以及微生物类群的研究引起了人们的极大关注，尤其是这类微生物的生态环境可能比人们预想的范围更加广泛。对于这类菌的深入认识将大大促进它们在污水处理工程中的应用。而厌氧氨氧化菌的俗称“红菌”也是一种极其珍贵的食用真菌，其独特疗效使其日渐珍贵。 一、红菌 1、红菌简介 红菌（属名Rhodobium），又名正红菇、真红菇，长于原始森林中的一种珍稀野生食用菌，其生长条件十分讲究，只有在气温高，雨水多的夏秋季节原始森林中才有生长红菌的可能，除此以外的其它山地便无法长出。主要产在广西省容县浪水乡、藤县一带，尤其在浪水乡、象棋等红菌特别出名。 2、野生红菌成分 红菌含高蛋白及丰富的维生素B、D、E，碳水化合物，氨基酸，人体必须的微量元素（铁、锌、硒、锰等）等，红菌的菌丝不能分离，故至今无法进行人工栽培,日见珍贵。红菌身含有5种多糖、16种氨基酸和28种脂肪酸。多糖含量约为2.47%，其中单糖和寡糖占总糖的33.9%，氨基酸含量14.7%，其中人体必需、半必需氨基酸占氨基酸含量的54.4%。 3、红菌个体形态特征 红菌菌盖呈扁半球形，中部下凹，深菜红色、紫红色，菌肉白色，汤色粉红。生长环境无污染，夏秋人工采摘、晒干，数量稀少。 4、野生红菌功能 红菌为野生珍贵的食用真菌，它具有安神补血，特别适合产妇及贫血者食用，其味较之
氨氧化菌活性测定
1.3.3菌株硝化活性的测定 使用溶液培养法[9,12]，接种菌株于氨氧化细菌液体富集试管中，30℃恒温培养20d后，通过测定培养液中NO2-的累积量计算分离获得菌株的亚硝化速率，分析菌株的硝化活性。 林先贵,胡君利,楮海燕等.土壤氨氧化细菌对大气CO2浓度增高的响应[J].农村生态环境,2005,21(1):44-46 [9]许光辉,郑洪元.土壤微生物分析方法手册[M].北京:农业出版社,1986:113-116 [12]孙克江,郑金来.土壤中硝化细菌的分离及初步研究[J].环境与健康杂志,2002,19(3):238-239 1.3复合流湿地各基质层氨氧化菌活性测定 对复合流湿地各取样口采集的样品，分别准确称取100 g混匀基质，置于250 mL三角瓶中，加入100 mL NH4+培养液(氨氮浓度为25 mg/L)，用脱脂棉塞住瓶口，在恒温振荡器中(25℃,150-160r/min)振荡24 h，离心后过滤，测定滤液中的NO3--N浓度，用基质硝化作用产生的NO3--N的量表示氨氧化菌的活性[测定结果以单位质量(1 kg)烘干基质单位时间(1 h)内产生的NO3--N的量(mg)表示[6]。 黄德锋，李田.复合垂直流湿地氨氧化菌种群结构及活性的空间分布.环境科学.2008,29(8):2160-2165. [6]丁晔,韩志英,吴坚阳,等.不同基质垂直流人上湿地对猪场污水季
节性处理效果的研究[J].环境科学学报，2006，26(7)：1093-1100. 1.7土壤氨氧化菌硝化能力 使用无机液体培养基(LM)对土壤氨氧化菌进行分离纯化培养。取10 g土壤(潮土,黄泥土,红壤))加入装有100 ml灭菌培养基的250 ml 三角瓶中。180 r/min,26℃,黑暗培养14d后,将10 ml培养液转接到100ml含5m mol/L NH4+-N的磷酸缓冲液(Ph 5.8,7.0,8.0),同上条件培养14 d后,测定NH4+-N,NO2-,NO3-浓度。由于该方法纯化出来的氨氧化菌一直伴随有亚硝酸氧化菌，产生的亚硝酸盐立即氧化为硝酸盐。所以以土壤中NO3-和NO2-浓度之和占NH4+-N, NO2-和NO3-浓度之和的百分数表示不同土壤分离出的氨氧化细菌硝化能力。 袁飞,冉炜,胡江,等.变性梯度凝胶电泳法研究我国不同土壤氨氧化细菌群落组成及活性[J],生态学报,2005,25(6):1318-1324.
氨氧化古细菌(AOA)的研究进展②
氨氧化古细菌（AOA）的研究进展 周博 （生物技术4班生命科学学院黑龙江大学哈尔滨 150080 ） 摘要：一直以来，氨氧化细菌（AOB）是硝化反应中负责将NH4+ 转化成为NO2- 的一类无机自养微生物。近几年来国外一些学者于海洋中发现氨氧化古细菌（AOA）存在，它们同样广泛存在于土壤、自然水体、污水处理厂、垃圾渗滤液等产生硝化反应的环境中，负责将氨转化为亚硝酸盐。甚至在某些生态环境中，AOA 占主导地位。概述了国外对不同环境下氨氧化古细菌种群多样性的差异，以及各类环境中共有的氨氧化古细菌种类。最后，对今后氨氧化菌深入研究的方向及其功能作了进一步的展望。 关键字：氨氧化古细菌系统发育生态分布 Advances on Ecological Research of Ammoniaoxidizing ZhouBo （The 4th class of Biotechnology , College of Life Science, Heilongjiang University, Harbin, 150080） Abstract：For long times, ammonia oxidation by ammonia-oxidizing bacteria （AOB）is the key process in thenitration reaction. These ammonia-oxidizing bacteria are a kind of inorganic autotrophic microorganism who have theresponsibility of transferring NH4+ to NO2-. But in these several years, some foreign researchers found ammonia-oxidizingarchaea （AOA）who exist in the marine. They are generally in the environment which contains nitration reaction,such as soils, fresh water, wastewater treatment systems. soils and even wastewater treatment. AOA have thesame function as AOB, and in some certain habit, the AOA are the predominant oxidizer. We also summarize thediversity difference between the AOA in various environments. Here we describe our perspectives for the future researchof AOA in applied ecology and environmental protection． Keywords：Ammonia-oxidizing archaea; Phylogeny; Ecological distribution 氨氧化古细菌（AOA）有关16SrRNA和amoA基因的研究进展 针对硝化反应限制速率的第一步———氨氧化反应的研究，一直都集中在AOB。在基于16SrRNA(确定了β- 和γ- 变形菌纲的AOB) 的研究中，AOB序列分布明显的地域性与入海口大梯度变化的盐度，氨浓度和氧浓度相联系[1]；在amoA 基因(编码了氨加单氧酶的α亚基)的研究中，也得到同样类似的结论[2-3]。尽管这些数据为入海口沉积物中AOB的动力学研究作出了显著贡献，但是目前由于在硝化反应中发现优势微生物种群———古细菌，所以有关微生物的氨氧化反应和硝化反应必须在此基础上进行重新评估。
土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌的研究进展
土壤中的氨氧化微生物硝化作用（Nitrification）是指生物利用氧气将氨氧化为亚硝酸盐继而将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的作用。 氨氧化作用是硝化作用的第一个反应步骤，也是限速步骤，是全球氮循环的中心环节。氨氧化为亚硝酸盐的过程是由两群微生物完成：氨氧化细菌（AOB）与氨氧化古菌（AOA）。研究最多的土壤中的氨氧化细菌属于亚硝化单胞菌属与亚硝化球菌属。尽管在土壤中氨氧化同时发生在细菌和古菌之中，但古菌的氨氧化作用却同时在土壤以及海洋环境中占首要地位。 氨氧化细菌是执行硝化作用第一步的关键微生物，即将氨氧化为亚硝酸盐，该步骤也是硝化速率的限制性步骤。自养型氨氧化细菌可分为两大类, 一类属于γ-变形细菌(γ-proteobacteria)，只存在于海洋和咸水中，另一类属于β-变形细菌(β-proteobacteria)，土壤中的氨氧化细菌均属此类。氨氧化细菌通过单加氧酶(amoA)活性控制氨氧化成亚硝酸盐的速率。最新研究发现具有amoA 基因的泉古菌门的古细菌，进一步研究证实自然界中存在具有氨氧化功能的氨氧化古菌，且陆地生态系统中氨氧化古菌的数量和分布比氨氧化细菌更丰富。 第二步（将亚硝酸盐氧化为硝酸盐）主要是由细菌中的硝化杆菌属来完成。以上步骤都会产生能量并偶联合成腺苷三磷酸，硝化有机体都是化能自养菌并且利用二氧化碳作为他们生长的碳源。一些氨氧化细菌具有一种称为脲酶的酶，这种酶催化尿素分子分解为两分子的氨以及一分子的二氧化碳。人们发现欧洲亚硝化单胞菌与土壤生的氨氧化细菌群一样，可以通过卡尔文循环同化脲酶反应生成的二氧化碳以产生生物质能，并通过将氨（脲酶的另一产物）氧化为亚硝酸盐的过程收获能量。这一特性可解释为什么在酸性环境中存在尿素的情况下会促进氨氧化细菌的生长。 早年通过同位素示踪技术的研究发现，14C—衰减性无机碳和H132 CO3都能嵌合到生长旺盛的泉古菌细胞上,结合对古代泉古菌的类脂特征分析均表明这些中温海洋泉古菌营自养型生长。运用单细胞水平上的放射性自显影技术与染色技术相结合的方法也证实了泉古菌对无机碳的结合作用，但这些研究不能确定泉古菌自养生长的能量来源。直到最近，Venter等用鸟枪法对Sargasso海中的宏基因组进行测序分析后发现,文库中存在新的泉古菌氨单加氧酶基因( amoA)序列；Treusch等在一个43 kb的土壤宏基因组片段中也发现泉古菌的amoA 基因。这两个研究首次揭示了未培养的中温泉古菌中氨氧化基因的存在。Kênneke等成功地从海水中分离到一株泉古菌Nitrosopum ilus maritim us,该菌具有氨单加氧酶基因的所有成员amoA，amoB和amoC，且以氨为唯一能源进行自养生长。这一发现有力地证实了泉古菌amoA基因与氨氧化作用之间的关系。 AOA和AOB的数量和多样性组成对不同土壤环境条件变化的响应不同，暗示二者在不
海洋氮循环中细菌的厌氧氨氧化_洪义国
Mini -Review 小型综述 微生物学报Acta Micro biologica Sinica 49(3):281-286;4M arch 2009ISSN 0001-6209;CN 11-1995 Q http : journals .im .ac .cn actamicrocn 基金项目:国家自然科学基金(30800032);广东省自然科学基金(84510301001692);中科院院长专项启动基金(07Y Q091001) ＊通信作者。Tel :+86-20-89023345;E -mai :jdgu @hkucc .hku .hk 作者简介:洪义国(1974-),内蒙赤峰人,博士,主要从事海洋环境与分子微生物学的研究。E -mail :yghong @scsio .ac .cn 收稿日期:2008-09-30;修回日期:2008-12-08 海洋氮循环中细菌的厌氧氨氧化 洪义国1,李猛2,顾继东 1,2＊ (1中国科学院南海海洋研究所,中国科学院热带海洋环境动力学重点实验室,广州510301) (2香港大学生物科学学院,香港) 摘要:细菌厌氧氨氧化过程是在一类特殊细菌的厌氧氨氧化体内完成的以氨作为电子供体硝酸盐作为电子受体的一种新型脱氮反应。厌氧氨氧化菌的发现,改变人们对传统氮的生物地球化学循环的认识:反硝化细菌并不是大气中氮气产生的唯一生物类群。而且越来越多的证据表明,细菌厌氧氨氧化与全球的氮物质循环密切相关,估计海洋细菌的厌氧氨氧化过程占到全球海洋氮气产生的一半左右。由于氮与碳的循环密切相关,因此可以推测,细菌的厌氧氨氧化会影响大气中的二氧化碳浓度,从而对全球气候变化产生重要影响。另外,由于细菌厌氧氨氧化菌实现了氨氮的短程转化,缩短了氮素的转化过程,因此为开发更节约能源、更符合可持续发展要求的废水脱氮新技术提供了生物学基础。关键词:厌氧氨氧化(Ana mmox )细菌;海洋氮循环;厌氧氨氧化体 中图分类号:Q938.1 文献标识码:A 文章编号:0001-6209(2009)03-0281-06 氮是生命活动必需的元素,是组成蛋白质、核酸等生物大分子以及氨基酸、维生素等小分子化合物的重要成分。氮通过在自然界中的不断循环,维持着整个生物圈的生态平衡和物种的不断进化。通过科学家们大量的长期的研究,目前对氮的生物地球化学循环有了基本的了解 [1] 。传统的观点认为,大 气中的氮气主要来源于微生物的硝化(Nitrification )和反硝化作用(Denitrification ),氨(NH 3)只能在有氧条件下才能被氧化成亚硝氮(NO -2)或硝氮(NO - 3),NO -2或NO -3再被还原成氮气(N 2)释放。近年来,微生物家发现了在厌氧条件下微生物能够以NO -2 作为电子受体将NH 3氧化成N 2的过程,而且认识到这一过程在自然界的氮循环中可能发挥极其重要的作用。这一发现改变人们对传统氮的生物地球化学循环的认识,近十年来在这一领域取得了很多突破性进展。 1 厌氧氨氧化的发现缘于偶然 长期以来,NH + 4的氧化一直被认为是在绝对有氧条件下进行的。1977年,Broda 根据热力学反应自由能计算和生物进化关系的分析,推测自然界中可能存在化能自养微生物将NH + 4氧化成N 2,但一直没有找到实验证据 [2] 。在上个世纪90年代,在荷 兰Delft 一个酵母厂的污水脱氮流化床反应器中,工人们发现了一个奇怪的现象,反应器中有NH + 4消失,且随NH + 4和NO - 3的消耗,有N 2生成。这一发现与原来认为的只有在有氧条件下才能去除NH + 4 的认识相违背。Delft 大学的微生物学家Gijs Kuenen 对这一现象进行详细研究,Kuenen 认为这一神秘的现象一定是由一种特殊的微生物作用完成的,而且这种微生物的发现可能为废水处理提供新的方法。如果这种微生物广泛分布在自然界中,那么这种代 DOI :10.13343/j .cn ki .wsxb .2009.03.009
氨氧化菌的分离及其氨氧化条件优化【文献综述】
毕业论文文献综述 生物工程 氨氧化菌的分离及其氨氧化条件优化 摘要：本文对氨氧化菌的研究现状及其在固定化微生物技术的应用进行了介绍。描述了固定化微生物在国内外处理氨氮废水、含酚废水以及其他有机废水处理中的研究现状。指出了微生物固定化技术的应用存在的问题，并提出了氨氧化生物脱氮技术未来的主要发展方向。 关键词:氨氧化菌,氨氮,硝化作用,生物脱氮,固定化技术 Ammonium oxidation bacteria research and application progress Abstract:in this paper, ammonium oxidation bacterium research status and the application of the immobilized microorganisms technology were introduced. Describes the immobilized microorganism at home and abroad, the treatment of ammonia nitrogen wastewater, of hydroxybenzene wastewater and other organic wastewater treatment of the current research status. Points out the immobilized microorganisms technology application existing problems, and puts forward the ammonium oxidation biodenitrification technology the main development direction in the future. Keywords:ammonium oxidation bacteria; ammonia nitrogen; nitrification; biodenitrification; immobilized technology 引言： 目前, 含氮化合物引起的水体污染和富营养化日益加剧, 已经造成了生态破坏、资源匮乏、水环境污染等严重后果。 生物脱氮技术能够有效地去除污染水体和富营养化水体及底泥环境中的氮素, 具有十分重要的意义和极大的实用价值。生物脱氮的理论基础是微生物作用下的硝化作用和反硝化作用。硝化作用(nitrification) 作为自然界氮循环的重要环节之一, 是指NH4+ 或NH3被氧化为NO2- 至NO3- 的一系列生化反应。亚硝化作用则是硝化作用从NH4+ 或NH3到NO2- 的反应过程, 是氮素循环的重要环节, 由氨氧化细菌(NH3oxidizers, 又被称为初级硝化细菌primary nitrifiers) 、亚硝化细菌(ammonia oxidizing bacteria) 来完成。从氮转化的角度来看, 亚硝化细菌在生态圈中居于重要地位[1-2], 它们转化无机氨态氮为亚硝酸盐氮, 与氨化细菌、硝化细菌等其它微生物共同作用, 推动氮素循环的不断进行[3-4]。作为生物脱氮硝化阶段的重要限速步骤, 亚硝化的作用机理和基于亚硝化作用的生物脱氮技术的深入系统研究、开发, 能为高效节能的氨氮废水生物处理工艺提供新的理论和思路。 1．氨氧化微生物 参与亚硝化作用的微生物主要是亚硝酸细菌,或称氨氧化细菌, 有自养型和异养型之分。
氨氧化微生物总结
氨氧化微生物的研究 这篇文章是本人通过查阅文献总结。 氮循环在整个地球生态物质循环中起着重要的作用，其中微生物在地球氮循环中扮演着关键的角色。，但目前为止，微生物氮代谢机制依然存在许多未解之谜。本文通过氨氧化微生物的发展历史，现状进行了大致的概括，并进一步概述了氨氧化微生物的生理特性，且对今后的氨氧化微生物研究重点进行了一定的展望。氮循环是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。微生物在其中发挥了主要作用。氮循环主要由固氮、氨化、硝化、反硝化等过程组成。 目前,氮化合物引起的水体污染和富营养化日益加剧,已经造成了生态破坏、资源匮乏、水环境污染等严重后果。生物脱氮技术能够有效地去除污染水体和富营养化水体及底泥环境中的氮素,具有十分重要的意义和极大的实用价值。生物脱氮的理论基础是微生物作用下的硝化作用和反硝化作用。硝化作用作为自然界氮循环的重要环节之一,是指NH4+或NH3被氧化为NO2-至NO3-的一系列生化反应。亚硝化作用则是硝化作用从NH4+或NH3到NO2-的反应过程,是氮素循环的重要环节,由氨氧化细菌(又被称为初级硝化细菌)、亚硝化细菌来完成。从氮转化的角度来看,亚硝化细菌在生态圈中居于重要地位,它们转化无机氨态氮为亚硝酸盐氮,与氨化细菌、硝化细菌等其它微生物共同作用,推动氮素循环的不断进行。作为生物脱氮硝化阶段的重要限速步骤,受到广泛关注。在第一株氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria，AOB)被成功分离的一个多世纪里，AOB 都被认为是唯一具有氨氧化能力的微生物，直到21世纪初，古菌氨单加氧酶α 亚基基因(Ammonia monooxygenase α-subunit ，amoA)的发现以及氨氧化古菌Nitrosopumilus maritimus SCM1的分离培养，才使好氧氨氧化微生物从细菌域扩展到古菌域。氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea，AOA)的发现，重新激起了人们对氨氧化微生物的研究热情。目前，在土壤、湖泊、河口、深海、污水处理池等多种环境中均发现了大量AOA和AOB的16S rRNA 基因、amoA 基因。AOA 和AOB 的研究对环境保护、工农业生产等都具有重要意义。虽然好氧氨氧化微生物的生理学、生态学、基因组学、蛋白质组学等方面的研究使我们对它们有了一定了解，但由于研究方法的限制及其分布的复杂性和对环境胁迫的敏感
厌氧氨氧化菌特性及其在生物脱氮中的应用_祖波
厌氧氨氧化菌特性及其在生物脱氮中的应用 *祖 波1 张代钧1,2** 白玉华1 (重庆大学环境科学系 重庆 400030)1 (重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点试验室 重庆 400030)2 *国家自然科学基金资助(No .50378094) 教育部优秀青年教师基金项目(No .教人司[2003]355号) **通讯作者 Tel /Fax :86-023-********,E -mail :dzhang @cqu .edu .cn 收稿日期:2005-05-09,修回日期:2005-07-11 摘要:在无分子氧环境中,同时存在NH +4和NO -2时,NH +4作为反硝化的无机电子供体, NO -2作为电子受体,生成氮气,这一过程称为厌氧氨氧化。目前已经发现了3种厌氧氨氧 化菌(B rocad i a ana mm oxidan s ,K uenenia st u tt gartiensis ,Sca li ndua s or ok i n ii );对厌氧氨氧化 菌的细胞色素、营养物质、抑制物、结构特征和生化反应机理的研究表明,厌氧氨氧化菌 具有多种代谢能力。基于部分硝化至亚硝酸盐,然后与氨一起厌氧氨氧化,以及厌氧氨氧 化菌与好氧氨氧化菌或甲烷菌的协同耦合作用,提出了几种生物脱氮的新工艺(ANAM -M OX 、SHA RON -ANAMM OX 、CANON 和甲烷化与厌氧氨氧化耦合工艺)。 关键词:厌氧氨氧化菌,ANAMM OX ,CANON ,S HARON -ANAMM OX 中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:0253-2654(2006)01-0149-05 The Character and App lication of Ana mm ox Bat er i a i n W aste wat er B i ot reat m ent *ZU Bo 1 ZHANG Dai -Jun 1,2** B A IYu -H ua 1 (D e part m en t ofE nvir on m en t a lS cience ,Cho ngq i ng Un iver sity ,Cho ngqi ng 400030) 1(Key Lab or a t or y fo r t he E xp l oit a tio n ofS o u t h wester n R es o urce ＆the Envi r on men t a lD is asterCon t r o l Eng i neering ,M i n istr y of Educati o n ,Chongqi ng 400030)2Ab stract :An aerob i c amm on i u m oxi dati on i s a ne w p roces s in w h i ch a mm on i u m is oxidized w ith n itrit e as t h e e - l ectron accep t or under anox i c cond iti ons ,prod u ci ng d i n itrogen gas .Th ree ana mm ox b act eria (B r o cad i a ana m - m oxi da n s ,Kuene n i a st u tt gartie n sis ,Sca li ndua s o ro ki n ii )have been f ound recentl y .Th e investigation on cyto -ch ro m e s pectra ,nu triti on ,i nhibit ors ,cell struct u res and b i oche m istry reacti on m echan is m s i n ana mm ox bact eri - a i nd icat ed t hat ana mmox bacteria had t he poten ti a l of d i verse me t abo l ic t ypes .Several novelm i cro b ial n itrogen re m ovalp rocess esh ave been devel op ed (ANA MMOX process 、S HARON -ANAMMOX p rocess 、CANON p rocess an d i n t egrati on ofm ethanogenesisw it h anaer obic a mmon i u m oxi dation ). K ey words :Ana mmox bact eri a ,ANAMMOX ,CANON ,S HAR ON -ANA MMOX 1977年B roda 指出,化能自养细菌能以NO -3、CO 2和NO -2作为氧化剂把NH +4氧化 为N 2。推测自然界可能存在以NO -2为电子受体的厌氧氨氧化反应[1]。后来有研究发现氨氧化菌N itroso m onas europaea 和N itr os omonas e u tropha 能同时硝化与反硝化,利用NH 2OH 还原NO -2或NO 2,或者在缺氧条件下利用NH +4作为电子供体,把NH +4转化为N 2。在利用NO 2为电子受体时,其厌氧氨氧化的最大速率(以单位蛋白质计)约为2nm ol /(m in m g )。然而在反硝化的小试实验中发现了一种特殊自养菌的优势微生物群体,它以NO -2为电子受体,最大比氨氧化速率(以单位蛋白质计)为55nmo l /(m i n m g )。
海洋氧化亚氮研究现状与展望
Advances in Geosciences地球科学前沿, 2014, 4, 115-121 Published Online June 2014 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/5d11718590.html,/journal/ag https://www.wendangku.net/doc/5d11718590.html,/10.12677/ag.2014.43014 Research Status and Prospect of Marine Nitrous Oxide Hua Lin College of the Environment and Ecology, Xiamen University, Xiamen Email: linhua@https://www.wendangku.net/doc/5d11718590.html, Received: Apr. 11th, 2014; revised: May 12th, 2014; accepted: May 21st, 2014 Copyright ? 2014 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/5d11718590.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Nitrous oxide (N2O) is an important greenhouse gas, playing a significant role in the global climate system. The world ocean is believed to be a net natural source of atmospheric N2O, among which the coastal ocean is responsible for a large part of the oceanic N2O emissions. In this paper, the present research progresses of the marine N2O dissolution, fluxes and behavior are reviewed, and in addition, new methods determining the dissolved N2O are introduced, including stable isotopes application and wavelength-scanned cavity ring-down spectrophotometer, so as to provide novel techniques for researching of ocean N2O cycle in the future. Keywords Nitrous Oxide, Distribution, Mechanism, Flux 海洋氧化亚氮研究现状 与展望 林华 厦门大学环境与生态学院，厦门 Email:linhua@https://www.wendangku.net/doc/5d11718590.html, 收稿日期：2014年4月11日；修回日期：2014年5月12日；录用日期：2014年5月21日
厌氧氨氧化菌的介绍
厌氧氨氧化菌的介绍 厌氧氨氧化菌 参与厌氧氨氧化过程的细菌称为厌氧氨氧化菌。一般认为厌氧氨氧化菌是自养细菌，以二氧化碳或碳酸盐作为碳源，以铵盐作为电子供体，以亚硝酸盐/硝酸盐作为电子受体 厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation, Anammox)是一类细菌，属于浮霉菌门，“红菌”是业内对厌氧氨氧化菌的俗称，通过生物化学反应，它们可以将污水中所含有的氨氮转化为氮气去除。它们对全球氮循环具有重要意义，也是污水处理中重要的细菌。 厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation, Anammox)菌为自养型细菌，可在缺氧条件下以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，产生N2。已发现的厌氧氨氧化菌均属于浮霉状菌目（Planctomycetales）的厌氧氨氧化菌科（Anammoxaceae），共 6 个属，分别为Candidatus Brocadia、Candidatus Kuenenia、Candidatus Anammoxoglobus、CandidatusJettenia、Candidatus Anammoximicrobium moscowii 及Candidatus Scalindua。其中，Candidatus Scalindua 发现于海洋次氧化层区域，称之为海洋厌氧氨氧化菌，其余5 个属均发现于污水处理系统中，称之为淡水厌氧氨氧化菌。厌氧氨氧化细菌对全球氮循环具有重要意义，也是污水处理中重要的细菌。 厌氧氨氧化菌特性 在厌氧氨氧化过程中，羟胺和肼作为代谢过程的中间体。和其它浮霉菌门细菌一样，厌氧氨氧化菌也具有细胞内膜结构，其中进行氨厌氧氧化的囊称作厌氧氨氧化体(anammoxosome)，小分子且有毒的肼在此内生成。厌氧氨氧化体的膜脂具有特殊的梯烷(ladderane)结构，可阻止肼外泄，从而充分利用化学能，且避免毒害 1、个体形态特征 厌氧氨氧化菌形态多样,呈球形、卵形等，直径0.8-1.1μm。厌氧氨氧化菌是革兰氏阴性菌。细胞外无荚膜。细胞壁表面有火山口状结构，少数有菌毛。.细胞内分隔成3部分：厌氧氨氧化体(anammoxosome)、核糖细胞质
紫云英研究现状及其栽培利用(合二为一)
紫云英研究进展及其利用 何春梅，钟少杰，王飞，林新坚* （福建省农业科学院土壤肥料研究所、农业资源与环境研究中心，福建福州 350013） 摘要：围绕当前紫云英研究现状及其应用，阐述了紫云英（Astragalus sinicus L.）栽培品种、种质资源和分子辅助育种、改善土壤结构、提升土壤肥力、改善土壤生态环境、固氮富硒、节能减排以及当前紫云英综合利用的新进展。提出了今后要进一步研究紫云英绿肥在改善农业生态系统中的作用，根据当地的自然、社会经济、生产条件和作物类型，选择适宜的紫云英种植利用方式并探索新的模式。旨在确保紫云英稳步快速发展，并推动高产、优质、高效、生态、安全的现代农业发展。关键词：紫云英；研究进展；综合利用； Progress in studies and utilization of Astragalus sinicus L.in Fujian HE Chun-mei,ZHONG Shao-jie,WANG Fei,LIN Xin-jian* (Institute of Soil and Fertilizer, Fujian Academy of Agricultural Sciences/Agricultural Resource and Environmental Centre, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013) Abstract: This paper focuses on current study status of Astragalus sinicus L and its application, and discusses the Astragalus sinicus L’cultivated varieties, germplasm resources and marker assisted breeding. This paper also states the improvement of soil structure, fertility and ecological environment, nitrogen fixation selenium rich, energy saving and emission reduction and current new progress of comprehensive utilization of Astragalus sinicus L. This paper proposed that further study about the function of Astragalus sinicus L on improving agroecological system is required. Based on local nature, society condition, production condition and crop type, we should select appropriate Astragalus sinicus L’planting pattern and develop new pattern. This is designed to ensure the rapid and steady development of Astragalus sinicus L and promote the development of high-yield, good-quality, effective, ecological and safe modern agriculture. Keywords：Astragalus sinicus L.；Research progress；comprehensive utilization 紫云英（Astragalus sinicus L..）是豆科黄芪属的植物，俗名花草、红花草、草子，一些地方又 作者简介：何春梅（1979-），女，助理研究员，主要从事植物营养与肥料。E-mail：fzhcm@https://www.wendangku.net/doc/5d11718590.html, 通讯作者简介：林新坚（1955-），男，研究员，主要从事微生物与土壤培肥研究。E-mail：xinjianlin@https://www.wendangku.net/doc/5d11718590.html, 基金项目：公益性行业（农业）科研专项（201103005），国家绿肥种质资源平台（2012-019），作物种质资源保护和利用项目（NB2013-2130135-34）资助
厌氧氨氧化
厌氧氨氧化作用即在厌氧条件下由厌氧氨氧化菌利用亚硝酸盐为电子受体，将氨氮氧化为氮气的生物反应过程。这种反应通常对外界条件（pH值、温度、溶解氧等）的要求比较苛刻，但这种反应由于不需要氧气和有机物的参与，因此对其研究和工艺的开发具有可持续发展的意义。 厌氧氨氮化一般前置短程硝化工艺，将废水中的一部分氨氮转化成亚硝酸盐。目前在处理焦化废水、垃圾渗滤液等废水方面已经有成功的运用实例。 厌氧氨氧化是一个微生物反应，反应产物为氮气。具有一些优点：由于氨直接作反硝化反应的电子供体，可免去外源有机物(甲醇)，既可节约运行费用，也可防止二次污染；由于氧得到有效利用，供氧能耗下降；由于部分氨没有经过硝化作用而直接参与厌氧氨氧化反应，产酸量下降，产碱量为零，这样可以减少中和所需的化学试剂，降低运行费用，也可以减轻二次污染。 厌氧氨氧化反应是一种化能自养的古菌（俗称Anammox）的反应。简单式为：1NH4+ + 1NO2- → N2 + 2H2O。如果在化学方程式里加入微生物本身，则为：1NH4+ + 1.32NO2- + 0.066 HCO3- + 0.13H+ → 1.02N2 + 0.26 NO3- + 0.066 CH2O0.5N0.15 + 2.03H2O 该古菌为自养型，只需无机碳源CO2，并且在全球碳循环过程中发挥着很重要的作用。在目前污水的氨氮处理上被广为看好。但是由于亚硝酸根含量在大部分污水是不够显著的，所以anammox技术要结合其他技术来使用，比如已经在荷兰鹿特丹投产的Sharon+anammox工艺，就是结合了短程硝化和厌氧氨氧化工艺，还是比较成功的。 利用混合污泥培养厌氧氨氧化颗粒污泥
氨氧化古细菌(AOA)的研究进展
氨氧化古细菌（AOA）的研究进展 摘要一直以来，氨氧化细菌（AOB）是硝化反应中负责将NH4+ 转化成为NO2- 的一类无机自养微生物。近几年来国外一些学者于海洋中发现氨氧化古细菌（AOA）存在，它们同样广泛存在于土壤、自然水体、污水处理厂、垃圾渗滤液等产生硝化反应的环境中，负责将氨转化为亚硝酸盐。甚至在某些生态环境中，AOA 占主导地位。概述了国外对不同环境下氨氧化古细菌种群多样性的差异，以及各类环境中共有的氨氧化古细菌种类。最后，对今后氨氧化菌深入研究的方向及其功能作了进一步的展望。 [关键字]：氨氧化古细菌系统发育生态分布 Advances on Ecological Research of Ammoniaoxidizing Abstract：For long times, ammonia oxidation by ammonia-oxidizing bacteria （AOB）is the key process in thenitration reaction. These ammonia-oxidizing bacteria are a kind of inorganic autotrophic microorganism who have theresponsibility of transferring NH4+ to NO2-. But in these several years, some foreign researchers found ammonia-oxidizingarchaea （AOA）who exist in the marine. They are generally in the environment which contains nitration reaction,such as soils, fresh water, wastewater treatment systems. soils and even wastewater treatment. AOA have thesame function as AOB, and in some certain habit, the AOA are the predominant oxidizer. We also summarize thediversity difference between the AOA in various environments. Here we describe our perspectives for the future researchof AOA in applied ecology and environmental protection． Keywords：Ammonia-oxidizing archaea; Phylogeny; Ecological distribution 1 氨氧化古细菌在生态环境中的分布 1.1 AOA 的发现 氨氧化细菌（AOB）在泥土、淡水、海水层、河口以及沉积物等各种生态环境中已经得到了广泛关注，并在海洋的上层和深海层中的生物地球化学循环中起到了关键作用。但是近年来，越来越多的研究表明，在氨氧化培养中，有硝化作用的古细菌在海洋泉古菌中有很高的丰富度。这在氨氧化菌的研究方面是一个极大的突破。Landmark 用独立培养的方法 揭示了有很大一部分泉古菌生长在冰冷的含氧海水中[1-2]，例如，海洋泉古菌在全世界的海洋中有1028 之多。这种数量上的优势表明了氨氧化古细菌（AOA）在全球生态地球化学循环中占有重要地位。2005 年，Venter 等进一步深入研究了浮游生物古细菌的新陈代谢能力，并在含马尾藻海洋中，通过对DNA 序列的打靶，研究了微生物基因的多样性。基于他的发现，一个独特的氨单（加）氧酶基因位于相关古细菌的scaffold 处，Venter 等认为一些古细菌也许具有能够执行化能自养硝化作用的能力[3]。同年，Konneke 等从热带海洋水族馆鱼缸里的岩石土壤底层中分离出一株氨氧化古细菌，命名为Nitrosopumilusmaritimus。通过定量PCR 的测定，证明了这些含丰富泉古菌的培养揭示了氨氧化成亚硝酸盐的氧化速率与泉古菌丰富度的增加一致[4]。 1.2 在环境中的分布及环境因子对其分布的影响硝化反应，是微生物的连续氧化过程，将氨氧化到亚硝酸盐再到硝酸盐，它是生物地球化学氮循环中关键的一步。氨氧化微生物催化硝化反应中限速的第一步———氨氧化为亚硝酸盐。直到前些年，氨氧化的微生物群落才逐渐开始被研究清楚，β- 和γ- 变形菌纲的好氧无