雜環(huán)芳香化合物降解菌群與降解基因克隆方法研究.pdf

1、雜環(huán)芳香族化合物是工業(yè)廢水處理過程中的主要的污染有機(jī)物。目前已開發(fā)出很多高效的去除這些污染物的方法，然而，人們對處理過程的生物降解機(jī)理并不是很清楚，對參與生物處理的微生物的區(qū)系結(jié)構(gòu)、主要的功能菌以及降解相關(guān)基因也知之甚少。 本研究主要采用微生物分子生態(tài)學(xué)技術(shù)及基因克隆技術(shù)，對降解喹啉和吲哚等雜環(huán)芳香族化合物的工業(yè)廢水系統(tǒng)中的主要功能菌進(jìn)行研究，對微生物區(qū)系進(jìn)行解析，并進(jìn)行克隆降解基因的方法探索。 在本研究中，以取自上海焦

2、化廠廢水處理系統(tǒng)的活性污泥為種子污泥，采用含有高濃度吲哚的人工廢水，馴化了一個(gè)反硝化反應(yīng)器和一個(gè)厭氧反應(yīng)器。經(jīng)過大約6周的馴化后，兩個(gè)反應(yīng)器均達(dá)到穩(wěn)定而高效的污染物去除能力，反硝化反應(yīng)器和厭氧反應(yīng)器的吲哚去除率分別為80.4±1.7％和52.0±4.5％。通過16S rDNA克隆文庫技術(shù)和16S rRNA V3區(qū)基因的PCR-DGGE分析，對兩個(gè)反應(yīng)器的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。 研究結(jié)果表明，兩個(gè)反應(yīng)器的微生物區(qū)系組成和種子污泥

3、有很大區(qū)別，說明種子污泥在含吲哚的人工廢水中進(jìn)行馴化時(shí)，在反硝化和厭氧條件下降解吲哚的微生物被富集。在反硝化反應(yīng)器中，Beta-proteobacteria是最優(yōu)勢的類群，其中Alicycliphilus，Acaligenes和Thauera可能是主要吲哚降解菌。而在厭氧反應(yīng)器中，Clostridia和Actinobacteria是最優(yōu)勢的類群，可能也是厭氧條件下的主要吲哚降解菌。盡管兩個(gè)反應(yīng)器文庫的微生物群落多樣性指數(shù)差異不大，但在科

4、和屬水平的微生物區(qū)系組成卻區(qū)別很大，而造成這個(gè)區(qū)別的唯一驅(qū)動(dòng)力就是硝酸鹽的存在與否。 吲哚反硝化反應(yīng)器與之前實(shí)驗(yàn)室建立的喹啉反硝化反應(yīng)器相比，采用相同的種子污泥和相同的馴化條件，而微生物群落結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出很大的差異。喹啉馴化的群落中所有的OUT都屬于Beta-proteobacteria，而吲哚馴化的群落中Beta-proteobacteria占56.3％，吲哚馴化的群落具有更高的多樣性。兩個(gè)群落的優(yōu)勢OUT也不同，喹啉馴化群落中T

5、hauera及其它Rhodocyclaceae科的微生物占整個(gè)群落的73％，而吲哚馴化群落中優(yōu)勢OUT為Comamonadaceae科、Alcaligenaceae科和Rhodocyclaceae科等類型的微生物，其中Comamonadaceae科的一個(gè)OUT占群落的28.7％。結(jié)果表明，不同馴化底物對微生物群落結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的選擇作用。這是首次報(bào)道的對高效降解喹啉和吲哚反硝化生物反應(yīng)器微生物群落結(jié)構(gòu)的比較。 為了對雜環(huán)芳香化合物