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。通過實海掛板采集涂層表面生物膜,提取其宏基因組DNA并進行16S核糖體RNA全長基因的高通量測序,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)果進一步證實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)值得進一步研究。 

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

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

涂層設(shè)計示意圖

16S測序結(jié)果表明,全部樣品中包含的OTU個數(shù)為778,涵蓋了26個門,40個綱,80個目,144個科,284個屬,350個種的菌類。圖2為4組生物膜樣本細(xì)菌在屬層面上的相對豐度比較,排名前9位的均隸屬于Proteobacteria(變形菌門)。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定量實驗方法進一步驗證這一差異。

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個涂層(a-e)均比較粗糙,丙烯酸基質(zhì)的5個涂層(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照相比并沒有觀察到納米材料在表面形成任何規(guī)律性的形貌,說明盡管大部分納米材料被埋藏于表面以下,但是仍然對涂層表面性質(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】：
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本文編號：3315266