污水處理系統(tǒng)中氨氧化古細菌富集篩選及氨氧化特性研究

【摘要】：氨氧化步驟是污水生物脫氮的關(guān)鍵步驟和限速步驟。長期以來的研究一直認為參與這一過程的主要微生物為氨氧化細菌(AOB)，但是近幾年研究發(fā)現(xiàn)一種古菌也具有氨氧化功能，被稱作氨氧化古細菌(AOA)。然而目前對AOA的研究主要集中在種群分布規(guī)律上，對AOA的富集分離特別是對污水處理系統(tǒng)中AOA富集分離的研究非常缺乏。為了了解污水處理系統(tǒng)中AOA的生長及氨氧化特性，本課題對污水處理系統(tǒng)中的AOA進行富集篩選，并考察各影響因子對AOA生長及氨氧化性能的影響。 本課題對污水處理系統(tǒng)中的AOA進行富集培養(yǎng)，主要通過培養(yǎng)基的選擇，抗生素的篩選及針頭式過濾器過濾的方法獲得了AOA數(shù)量達到3.27×107copies/mL，AOA含量大于90%的高純度富集培養(yǎng)液。對所獲得的高純度富集菌液克隆測序，結(jié)果顯示樣品中AOA為單一菌群，在古菌amoA基因系統(tǒng)發(fā)育樹上隸屬于GroupI.1b，與東江沉積物中獲取的序列HZNAOA7同源性在99%以上，該菌的amoA基因型和已分離的海洋亞硝化短小桿菌和維也納亞硝化球菌的同源性都低于95%。 對高純度富集菌液中的AOA進行純種分離的探索實驗，選取的分離方法有平板分離，稀釋分離和顯微操作分離，并未分離出純種的AOA。本課題分析了AOA難分離的原因，可能原因有AOA的世代時間長，還有可能是培養(yǎng)基成分不適于純種AOA的生長，也可能AOA和某些菌種存在共生關(guān)系，導(dǎo)致自己不能單獨生長。 對高純度富集菌液中的AOA的生長及氨氧化特性的影響因素進行優(yōu)化，選取單因素試驗和正交試驗及其對比試驗確定AOA的最佳生長條件條件為起始氨氮濃度為1mM，溫度為30℃，pH值為7.5，溶解氧為2.65mg/L；AOA的最佳氨氧化條件為起始氨氮濃度為1mM，溫度為37℃，pH值為8，溶解氧為2.03mg/L。COD對AOA的生長和氨氧化性能無顯著影響。 AOA在最佳氨氧化條件下的單位菌體的氨氧化速率為2.53×10-10mg/d，遠遠小于AOB?？赡艿脑蚴怯坞x氨對AOA的抑制作用，AOA的代謝類型不同于AOB，AOA存在兼性異養(yǎng)的營養(yǎng)類型。 【關(guān)鍵詞】：AOA 富集培養(yǎng) 氨氧化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 氨氧化古細菌的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 自然環(huán)境中 AOA 研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 污水處理系統(tǒng)中 AOA 的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 AOA 種群分布的影響因子13-15
• 1.2.4 AOA 的富集培養(yǎng)及分離純化15-16
• 1.3 研究 AOA 的分子生物學(xué)技術(shù)16-17
• 1.3.1 熒光定量 PCR 技術(shù)16
• 1.3.2 克隆文庫技術(shù)16-17
• 1.3.3 梯度凝膠電泳技術(shù)17
• 1.4 微生物培養(yǎng)分離技術(shù)17-19
• 1.4.1 平板分離技術(shù)17-18
• 1.4.2 稀釋法分離技術(shù)18
• 1.4.3 顯微分離技術(shù)18-19
• 1.5 課題研究目的及內(nèi)容19-21
• 1.5.1 課題來源及研究目的19
• 1.5.2 本課題的技術(shù)路線19
• 1.5.3 本課題的研究內(nèi)容19-21
• 第2章 實驗材料與方法21-32
• 2.1 實驗材料21-26
• 2.1.1 樣品的采集21-22
• 2.1.2 培養(yǎng)基22-25
• 2.1.3 實驗儀器及設(shè)備25-26
• 2.1.4 主要分子生物學(xué)試劑26
• 2.2 實驗方法26-32
• 2.2.1 水質(zhì)指標分析方法26-27
• 2.2.2 AOA 富集培養(yǎng)與分離純化27-28
• 2.2.3 菌體數(shù)量和種類的測定方法28-32
• 第3章 污水處理系統(tǒng)中 AOA 的富集培養(yǎng)32-41
• 3.1 初始樣品的制備32
• 3.2 添加抗生素的培養(yǎng)基的 AOA 富集培養(yǎng)32-36
• 3.3 使用濾膜過濾接種液的 AOA 富集培養(yǎng)36-38
• 3.4 AOA 數(shù)量變化和氨氧化性能研究38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 AOA 的分離純化探索實驗41-47
• 4.1 平板分離41-42
• 4.2 稀釋法分離42-43
• 4.3 顯微操作分離43-44
• 4.4 AOA 難分離原因分析44-46
• 4.4.1 傳統(tǒng)技術(shù)的限制44-45
• 4.4.2 不同種菌間的相互作用45
• 4.4.3 世代時間長45-46
• 4.5 AOA 分離方法創(chuàng)新46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第5章 AOA 影響因素的研究47-63
• 5.1 起始氨氮濃度對 AOA 的影響47-48
• 5.2 溫度對 AOA 的影響48-50
• 5.3 pH 值對 AOA 的影響50-51
• 5.4 溶解氧對 AOA 的影響51-53
• 5.5 COD 對 AOA 的影響53-54
• 5.6 AOA 最優(yōu)條件的確定54-58
• 5.6.1 正交表的設(shè)計54-55
• 5.6.2 正交實驗結(jié)果分析55-57
• 5.6.3 對比驗證試驗57-58
• 5.7 AOA 氨氧化性能較弱的原因分析58-60
• 5.7.1 游離氨的抑制作用58-59
• 5.7.2 代謝類型59
• 5.7.3 營養(yǎng)類型59-60
• 5.8 氨氧化能力的開發(fā)60-61
• 5.9 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-71
• 致謝71

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