聚焦环境与土壤生态：SIP技术文献解读

# 西湖大学：污水“细菌吃细菌”

你可能知道噬菌体能吃细菌、原生生物能吃细菌，但你知道细菌也能吃掉细菌吗？能以其他细菌为食的细菌称为捕食性细菌。活性污泥中的捕食性细菌一直是污水处理研究中的一个盲点。

西湖大学鞠峰团队在《The ISME Journal》上发表的文章，在无需分离培养微生物的条件下，创新性地利用同位素标记猎物细菌，通过追踪同位素标记信号发现了活性污泥中存在着种类繁多、尚未实现人工培养的捕食性细菌，主要为粘细菌。

研究团队采用 SIP 技术，利用 ¹³C 标记的猎物细菌，原位识别活性污泥中的捕食性微生物。他们发现，粘细菌，尤其是 Haliangium 属和 mle1-27 分支的粘细菌，是污水处理厂中最主要的捕食性细菌。

▲ 同位素标记实验设计与分析流程（来自客户）

在进行 SIP 实验时，研究人员使用的是 Eppendorf CP80NX 超速离心机（80,000rpm/ 615,000 ×g）和 P65VT2 垂直转子（16 x 5mL），搭配 5mL PP 热封管进行了氯化铯等密度梯度离心（125,000 xg，64h）。

▲ CP80NX、P65VT2 转子和 5mL 热封管

通过长期的本地污水处理厂活性污泥微生物组监测，研究团队发现粘细菌的丰度是蛭弧菌的 5.7 倍。此外，全球活性污泥微生物组数据集的分析显示，粘细菌在全球活性污泥中广泛存在，其丰度普遍高于蛭弧菌。

这项成果不仅揭示了活性污泥中捕食性细菌的多样性和捕食活性，而且为利用捕食关系调控污水中的微生物生态提供了重要的启示。

# 浙江大学：放牧竟能改写自然剧本？

在面对全球气候变化的挑战中，草原生态系统作为重要的碳和氮储存库，其土壤中的温室气体排放对全球环境变化具有深远影响。特别是甲烷和氧化亚这两种强效温室气体，它们的排放受到土壤中微生物活动的直接影响。

浙江大学李勇研究团队在《ISME Communications》上发表的新研究，深入探讨了放牧活动如何通过影响草原土壤中的甲烷氧化菌和硝化菌的相互作用，进而调节这些温室气体的排放。

在实验中，为了分离和识别在草原土壤中活跃参与甲烷氧化和硝化作用的微生物，作者同样使用了 Eppendorf CP80NX 超速离心机进行 DNA-SIP 实验：通过向土壤微宇宙中添加 ¹³C 标记的甲烷或尿素，研究人员能够追踪这些标记碳源的代谢过程。

为了判断哪些是活跃代谢的微生物，作者需要将 ¹³C 标记的 DNA（来自利用了 ¹³C 标记底物的微生物）与未标记的 DNA 进行分离，利用超速等密度梯度离心法（20℃，177,000 xg 离心 44h），便可以轻松实现这一过程。

▲密度梯度层中 DNA 内 pmoA 和 amoA 基因拷贝数的分布

长时间高转速的离心、对超速离心机稳定性能提出了更高要求，小 E 家的 CP- NX 系列超速离心机抗住压力，44h 长时间离心也不在怕的！

通过测量 ¹³C 标记的 DNA 在密度梯度中的分布，研究人员可以评估哪些微生物群落正在积极参与甲烷和氨的氧化过程。

后续结合测序和网络分析，发现放牧降低了活性甲烷氧化菌和硝化菌的多样性，减弱了它们之间的竞争关系，从而导致甲烷排放增加和氧化亚排放增加，总体上加剧了温室效应。这些发现对于制定管理措施以减少草地土壤温室气体排放具有重要意义。

借助稳定同位素探针技术，研究人员得以完成微生物的追踪，动态的观察研究微生物。Eppendorf CP80NX 超速离心机帮助研究人员顺利完成标记与未标记 DNA 分离，实力助阵，完成微生物届“疑犯追踪”。