本研究利用環(huán)氧鐵紅防銹漆和丙烯酸脂成膜物作為涂層基質(zhì),添加4種納米材料（0.1%,W/V）制備了2類防污涂層,發(fā)現(xiàn)兩類涂層的防污性能打分接近,但是基于環(huán)氧鐵紅防銹漆的涂層其玻璃海鞘附著程度顯著高于丙烯酸酯。通過(guò)實(shí)海掛板采集涂層表面生物膜,提取其宏基因組DNA并進(jìn)行16S核糖體RNA全長(zhǎng)基因的高通量測(cè)序,研究了第28天涂層表面原核菌群的組成差異。結(jié)果顯示:（1）丙烯酸酯涂層生物膜原核菌群多樣性高于鐵紅涂層;（2）納米材料的添加沒(méi)有明顯改變涂層表面菌群結(jié)構(gòu)組成;（3）兩類涂層表面菌群結(jié)構(gòu)差異明顯,尤其是Neptuniibacter sp.CAR-SF和Cellvibrionales unclassified菌的含量在鐵紅涂層中含量均在4%左右,而在丙烯酸涂層中幾乎為零,對(duì)應(yīng)的OTU序列讀數(shù)在兩類涂層中相差100倍以上,差異性明顯;而qPCR結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)Neptuniibacter屬在兩類涂層中含量相差很大。基于丙烯酸酯基質(zhì)的涂層其海鞘附著量明顯減少是否與上述細(xì)菌含量差異相關(guān)值得進(jìn)一步研究。 

【文章來(lái)源】：生物技術(shù)通報(bào). 2020,36(11)北大核心CSCD

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涂層設(shè)計(jì)示意圖

16S測(cè)序結(jié)果表明,全部樣品中包含的OTU個(gè)數(shù)為778,涵蓋了26個(gè)門(mén),40個(gè)綱,80個(gè)目,144個(gè)科,284個(gè)屬,350個(gè)種的菌類。圖2為4組生物膜樣本細(xì)菌在屬層面上的相對(duì)豐度比較,排名前9位的均隸屬于Proteobacteria(變形菌門(mén))。其中,Cycloclasticus(解環(huán)菌屬)豐度最高,在兩種底漆基質(zhì)豐度占約為19%-22%。其次是Rhodovulum(小紅卵菌屬),該屬在環(huán)氧鐵紅底漆中豐度(16.6%-17%)遠(yuǎn)高于丙烯酸底漆(2%-3%),含有CNTs的生物膜組豐度略高于陰性對(duì)照組。Neptuniibacter屬隸屬于Oceanospirillaceae(海洋螺桿菌科)在環(huán)氧鐵紅底漆中相對(duì)豐度達(dá)到11.6%左右,然而在丙烯酸底漆中該菌屬含量幾乎為零;而海洋螺桿菌科的另一屬Neptunomonas的豐度狀況與Neptuniibacter恰好相反,在環(huán)氧鐵紅底漆中豐度極低,僅占1%左右。Sulfitobacter(亞硫酸桿菌)的豐度低于前幾種菌,丙烯酸底漆中豐度(6.3%)略高于鐵紅底漆(1.1%)。圖3為4組生物膜樣本細(xì)菌在種層面的豐度比較,除了占20%左右的未知菌種外,豐度排名最前的兩名依然是Cycloclasticus pugeti和Rhodovulum sp.KU27F。Cycloclasticus pugeti在各組生物膜中差異量不大;Rhodovulum sp.KU27F3在鐵紅底漆中豐度很高(約為18%),在丙烯酸底漆中豐度很小(僅為2%-3%),為鐵紅組的1/7左右。Neptuniibacter sp.＿CAR-SF在丙烯酸組中的豐度近乎為零(0-0.03%),而鐵紅組豐度在3%-5%之間,形成了極大的差異。Cellvibrionales unclassified菌也有類似情況,在鐵紅涂層(占比3%-5%)中含量遠(yuǎn)高于丙烯酸涂層(0%)。Neptuniibacter＿sp.＿CAR-SF和Cellvibrionales unclassified菌的含量在鐵紅涂層中含量均在4%左右,而在丙烯酸涂層中幾乎為零,對(duì)應(yīng)的OTU序列讀數(shù)在兩類涂層中相差100倍以上。由于該兩種菌在兩種基質(zhì)中含量構(gòu)成的明顯差異,后續(xù)便使用qPCR定量實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)一步驗(yàn)證這一差異。

2.4 表征結(jié)果圖6為放大1 000倍后,兩種陰性涂層及其對(duì)應(yīng)的共8種納米涂層的SEM圖片。可明顯觀察到兩種底漆的表面形貌有很大的差別,本研究所用的環(huán)氧鐵紅基質(zhì)的5個(gè)涂層(a-e)均比較粗糙,丙烯酸基質(zhì)的5個(gè)涂層(f-j)除表面除少量突起外,觀察窗口下表面較為光滑平整。鐵紅涂層表面與自身對(duì)照相比并沒(méi)有觀察到納米材料在表面形成任何規(guī)律性的形貌,說(shuō)明盡管大部分納米材料被埋藏于表面以下,但是仍然對(duì)涂層表面性質(zhì)產(chǎn)生了一定的影響,繼而改變了生物膜中菌群的多樣性特征;丙烯酸涂層與自身對(duì)照相比表面出現(xiàn)了較大的顆粒,可能暗示這些納米材料在基質(zhì)中的聚集現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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