T-RFLP技术在厌氧氨氧化菌群结构分析中的应用

为实现对样品中厌氧氨氧化菌群落组成的快速分析,提出一种基于末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)分析环境样品中厌氧氨氧化菌群结构的方法.通过对SILVA(R108)SSU Ref数据库中已知厌氧氨氧化菌16S rD-NA序列的模拟PCR和酶切分析,选取合适的PCR引物(Amx368f-Amx820r)和限制性内切酶(MspI和RsaI),使得不同厌氧氨氧化菌属对应不同末端片段长度(T-RFs),从而完成对厌氧氨氧化菌群落组成的快速分析.重复性和灵敏性检验结果表明,该方法能够有效、稳定地应用于环境样品中厌氧氨氧化菌群落组成的快速分析.

福建东吾洋海域海水和沉积物菌群结构及其与环境因子相关性

福建东吾洋海域是我国刺参(Apostichopus japonicus)吊笼养殖的核心产区,但目前该地区的水域环境现状和环境菌群结构相关研究匮乏。本研究以东吾洋海域东安、马坑、雷江和沙湾4个主要养殖区域为对象,完成了海参养殖高峰期1月的水质环境因子调查和评价分析,采用高通量测序方法完成了水体和沉积物菌群多样性和差异特征菌群分析,解析了环境因子与菌群结构相关性。结果表明,马坑海域的富营养化指数为21.60,属于严重富营养化;东安和雷江海域属于重度富营养,只有沙湾海域处于中度富营养的水平。东安和沙湾海域水质属于轻度有机污染,而马坑和雷江海域属于中度有机污染。高通量测序共获得1 520个操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs),归属于28门、57纲、163目、322科、581属。菌群结构多样性分析表明,各区域沉积物的菌群多样性水平均显著高于相应海域水体菌群多样性,且具有较强的空间异质性。沙湾海域环境菌群多样性与丰度最高。PCo A分析表明,沉积物和水体中细菌群落结构差异极显著,水体交换和海域位置对其水体和沉积物菌群结构的影响较大。具有潜在致病性的弧菌科(Vibrionaceae)在所有水体和沉积物样本中均为优势种类之一。对水体样品和沉积物样品的LEFSe(line discriminant analysis effect size)分析筛选到处于不同分类水平的74个特异菌群。基因功能的预测和COG分类统计表明,水体与沉积物样品在12个代谢途径上存在显著差异(P<0.05)。对4个海区的水体菌群LEFSe分析筛选到处于不同分类水平的30个特异菌群。水体的菌群与环境因子的RDA分析揭示,温度、溶氧、叶绿素a浓度是影响不同海域水体菌群结构的主要环境因子,相关研究将为福建刺参养殖管理提供基础数据和科学参考。

垃圾渗滤液部分亚硝化的启动运行及菌群分析

采用序批式反应器(SBR),以未经预处理的晚期垃圾渗滤液为进水,控制反应器内温度为(30±1)℃,DO的质量浓度为(0.5±0.1)mg/L,在不外加碳源的情况下,以0.219 kg/(m^3·d)的氨氮负荷条件成功在第20天快速启动部分亚硝化。随后逐步增加进水氨氮负荷至0.618 kg/(m^3·d),亚硝化率稳定在95%以上。通过控制曝气搅拌时间,使出水ρ(NO_2^--N)/ρ(NH_4^+-N)长期稳定在1.1~1.3,易生物降解有机物基本被去除,为后续与厌氧氨氧化耦合创造了关键工艺条件。对污泥样品进行16s-r RNA测序分析,发现系统内AOB菌属丰度从接种时的0.62%增至7.08%(300 d);NOB菌属丰度从接种时的0.77%降至小于0.01%(300 d),基本被洗出系统。说明在高氨氮、低DO含量的情况下,系统内AOB得到了有效的富集,使系统维持了极高的亚硝化效率。

C/N对好氧反硝化菌强化的SBR脱氮效率的影响

使用2株具有良好的好氧反硝化能力的假单胞菌对序批式反应器(SBR)进行生物强化,连续运行61 d,探讨进水C/N变化对微生物强化SBR内微生物菌群和其脱氮效率的影响.随着C/N降低,反硝化效率明显降低,但是经强化的SBR的反硝化效率始终优于对照组,向活性污泥中接种好氧反硝化细菌后,NO-3-N去除率最高提升14.1%,使用纯菌构建人工菌群可将NO-3-N去除率提高22.6%.使用好氧反硝化菌进行强化可以提升反硝化细菌所占比例,促使其迅速成为优势功能菌群,缩短系统的启动周期,大幅提高系统的反硝化效率,并且提高菌群结构和系统运行的稳定性.该技术在处理C/N>10∶1的含硝酸盐的污水时更具优势.

聚乙烯醇生物降解菌群的结构分析及优势菌株降解特性

对堆肥中降解聚乙烯醇材料的微生物菌群结构进行了分析。结果表明:降解聚乙烯醇材料的优势菌群属于芽胞杆菌科(Bacillaceae)。从降解了3年的材料表面筛选出了1株聚乙烯醇降解菌DG01,鉴定为苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis sp.)。分别以聚乙烯醇(poly(vinyl alcohol), PVA)浓度和二氧化碳排放量为指标,对PVA的降解动力学进行了研究。结果表明:PVA生物降解过程符合一级动力学模型,R2分别为0.984 0和0.983 5。对摇瓶培养条件进行了单因素优化实验。最佳降解温度,初始pH和酵母粉浓度分别为41℃、7和1.40 g·L^-1。优化后,48 h内PVA初始浓度为3 g·L^-1的降解率达到了45.21%,提高了2.10倍。