活性污泥氨氧化基因多樣性研究.pdf

1、近年來,隨著分子生物學技術(shù)的迅速發(fā)展,在氮污染防治和氮的地球生物化學循環(huán)等研究領(lǐng)域,取得了突破性的重大進展。尤其是在污水處理系統(tǒng)中,氨氮的有效去除一直是研究者們關(guān)注的問題?；茏责B(yǎng)氨氧化細菌(AOB)負責氨氮的去除,即將氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽,這一過程也是硝化反應中的限速步驟。
　　本研究中運用PCR,分子克隆文庫構(gòu)建,16SrDNA序列同源性分析,定量PCR等多種分子生物學分析方法,對污水處理系統(tǒng)和自然地表水中的氨氧化細菌群落進行研

2、究,結(jié)合相關(guān)的污水處理參數(shù),探討氨氧化細菌種群動態(tài)變化;特定環(huán)境因子變化對氨氧化細菌群落分布的影響。同時,研究中還對污水處理系統(tǒng)和自然地表水中的微生物群落組成進行了初步分析。對污水處理系統(tǒng)和自然地表水中的氨氧化細菌的amoA基因片段進行分析,結(jié)果表明,測序得到的AOB大多屬于β-變形菌綱的Nitrosomonas屬,而且污水處理系統(tǒng)中的AOB的優(yōu)勢種群與自然地表水中有明顯的差別。另外還有一類AOB僅存在于MW污水廠,它與Nitrosom

3、onas europaea有很高的同源性。對細菌16SrDNA片段克隆文庫的克隆子序列同源性分析結(jié)果顯示,細菌群落的多樣性較AOB豐富,經(jīng)過酶切分型后,至少存在13個OTUs。測序結(jié)果表明,這些細菌屬于α-變形菌綱,β-變形菌綱和黃桿菌綱(Flavobacteria)。同時,經(jīng)過對比可以看出,污水處理系統(tǒng)和自然地表水中的細菌群落分布并不相同,而且在污水處理系統(tǒng)的16SrDNA序列分析中發(fā)現(xiàn)一類菌種,與β-變形菌綱AOB的Nitrosom

4、onas屬有很高的同源性。研究中,針對不同處理狀況,不同水體溫度下的污水處理系統(tǒng)和自然地表水樣品進行熒光定量PCR分析。
　　結(jié)果顯示,污水處理系統(tǒng)中的AOB與自然地表水中的數(shù)量相當;而且AOB的數(shù)量變化與氨氮濃度及氨氮去除率的變化有一定的相關(guān)性,與溫度變化的相關(guān)性并不明顯。另針對還對厭氧氨氧化(Anammox)細菌16SrDNA,進行熒光定量PCR分析,發(fā)現(xiàn)樣品中含有一定數(shù)量的Anammox細菌,與氨氮濃度也有一定的相關(guān)性。最后

5、,本文還進行了氨氧化古細菌(AOA)的探索性研究。嘗試性的選擇三對引物,分別對AOA的16SrDNA和AMO功能基因進行定性的PCR檢測。
　　結(jié)果表明,在污水處理系統(tǒng)和自然地表水均可能含有AOA,而對其數(shù)量和功能的分析,及其與AOB的相互關(guān)系,還有待進一步深入探究。綜合上述的研究成果,可以看出,各種環(huán)境因子(氨氮濃度,環(huán)境溫度,水體中有機物的含量等)的變化,都直接影響環(huán)境中AOB的種群數(shù)量,群落結(jié)構(gòu)及其活性,從而影響硝化作用乃至