聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳技术研究梯田式人工湿地微生物群落动态变化

采用聚合酶链反应(PCR)—变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对梯田式人工湿地(TTCW)和复合垂直流式人工湿地(IVCW)生活污水处理系统内的微生物群落结构的动态变化及其对生活污水处理效果的影响进行了对比研究。结果表明:(1)TTCW和IVCW对生活污水均具有较好处理效果,其COD去除率平均分别为76.2%和72.6%、TP去除率平均分别为90.7%和85.6%、NH4+-N去除率平均分别为65.2%和58.8%;TTCW增氧作用明显。(2)2种人工湿地内均存在丰富的微生物群落,并均存在共有的微生物种群;在湿地沿程不同位置均存在一定数量的优势种群。(3)TTCW强化了大气复氧能力,使得湿地内DO较相同深度的IVCW的高。TTCW具有较强的污染物去除能力,特别是具有高效的脱氮除磷能力。这种能力可能主要是TTCW中微生物群落结构的变化所致。     

城市污水处理系统进水水质对曝气池微生物种群结构的影响

以芜湖市天门山污水处理厂为例,研究城市污水处理系统进水水质对曝气池活性污泥微生物种群结构的影响。采集多个曝气池活性污泥样品进行DNA提取和聚合酶链式反应(PCR)扩增,对采样期间进水主要水质指标进行测定,运用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析各活性污泥样品DNA的PCR扩增产物,采用非加权组平均(UPGMA)聚类法分析活性污泥样品的DGGE图谱,选择基于线性模型的冗余分析(RDA)对影响微生物种群结构的水质理化因子进行排序。分析结果表明,污水处理系统处理效果整体比较稳定,COD的去除率在62.3%～97.0%,NH3-N的去除率在81.6%～96.4%,TP的去除率在95.3%～99.7%,系统出水均能达到设计要求。微生物种群结构不稳定,随着进水水质的变化呈现出动态变化过程。其中,BOD5与微生物种群结构的关联度最高。由此得出,系统功能稳定的污水处理厂污泥中微生物的种群结构仍会存在一定变化。     

SBR中SRT对总细菌群落结构的影响研究

为了揭示序批式反应器不同污泥停留时间(SRT)下总细菌群落结构的异同及SRT变化对总细菌群落结构的影响,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)进行研究。通过克隆测序发现,不同的SRT条件下生物多样性和种群结构会有所差异,既存在各SRT条件下相同的优势菌群(Escherichia coli和Aeromonas sp.),也存在某些SRT下特有的优势菌群(Uncultured Peptostreptococcaceae),SRT为40 d时检测到以降解硫酸盐获得能源的优势微生物。研究还表明,SRT为40 d时多样性指数取得最大值,各SRT条件下微生物的种群相似性差别较大。     

应用SCGE技术检测石油烃对马粪海胆性腺细胞的DNA损伤效应

以马粪海胆(Hemicentrotus pulcherrimus)为受试生物,应用单细胞凝胶电泳(SCGE)技术研究了石油烃对马粪海胆性腺细胞DNA的损伤效应。实验结果发现当石油烃分散液(WAFs)浓度低于40 mg/L时,未对马粪海胆性腺细胞的DNA造成损伤;当浓度达到50 mg/L时,马粪海胆性腺细胞DNA则发生了明显的彗星拖尾现象,表明高浓度石油烃分散液可以对海胆性腺细胞DNA造成严重损伤,且马粪海胆性腺细胞的DNA受损率、彗星尾部DNA百分含量以及DNA平均迁移长度与暴露天数呈现出良好的线性关系。     

降解五氯酚的微好氧颗粒污泥的培养及其微生物种群分析

在微好氧的条件下培养出颗粒污泥并用含五氯酚(PCP)的废水对颗粒污泥进行驯化,研究了培养过程中颗粒污泥的MLSS、SVI、粒径以及对COD和PCP处理能力的变化.颗粒污泥培养成熟后, PCP和COD的去除率分别达到85.3%和86.1%.用扫描电镜观察了颗粒污泥的结构,颗粒污泥内细菌种群丰富,大多数为短杆菌和球菌.同时采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对培养出的微好氧颗粒污泥以及用PCP驯化后的颗粒污泥中微生物的种群进行了初步分析和对比,用PCP驯化后的微生物种群发生了较明显的动态变化,新增了某些菌群,如不动杆菌(Acinetobacter)、变形杆菌(Proteobacterium)和硫酸盐还原菌等.图6表2参20     

厨余垃圾高温堆肥中嗜热细菌种群结构分析

基于16SrDNA的PCR-变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术和系统发育分析,对厨余垃圾高温堆肥中嗜热细菌种群结构进行研究.堆肥高温阶段(>50℃)持续7d,在此期间从堆体中采样并提取微生物总DNA,使用细菌通用引物GC-341F/907R从总DNA中成功PCR扩增出目标16SrDNA片段,对扩增16SrDNA进行DGGE分析,DGGE条带相似性Cs值分析和切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立系统发育树.DGGE和相似性Cs值分析结果表明,堆肥高温阶段有着比较丰富的细菌多样性,同时存在明显的优势种群结构变化;切胶测序和系统发育分析结果表明,大部分高温阶段优势种群序列与芽孢杆菌属(Bacillus)和梭菌属(Clostridium)中的嗜热菌群具有较近的亲缘关系.     

大气细颗粒物致大鼠肺泡巨噬细胞DNA损伤

运用单细胞凝胶电泳技术,研究了太原市大气细颗粒物(PM2.5)对分离的大鼠肺泡巨噬细胞 DNA 的损伤作用.结果表明,在 PM2.5浓度分别为 0,75,150,300,450μg/mL 的染毒条件下,染毒 1h 后,大鼠肺泡巨噬细胞 DNA 拖尾长度分别为 2.82,6.76,10.25,14.47,23.87μm;染毒 4h后,DNA 拖尾长度分别为 2.80,18.15,32.90,43.22,55.51μm;染毒 10h 后,DNA 拖尾长度分别为 2.49,26.57,39.73,52.10,70.09μm.由此可见,PM2.5可引起大鼠肺泡巨噬细胞 DNA 的损伤,且随着 PM2.5浓度的增加及染毒时间的延长而加剧,呈明确的剂量-效应关系和时间-效应关系.     

Absolute dominance of hydrogenotrophic methanogens in full-scale anaerobic sewage sludge digesters

Anaerobic digestion （AD） is gaining increasing attention due to the ability to covert organic pollutants into energy-rich biogas and, accordingly, growing interest is paid to the microbial ecology of AD systems. Despite extensive efforts, AD microbial ecology is still limitedly understood, especially due to the lack of quantitative information on the structures and dynamics of AD microbial communities. Such knowledge gap is particularly pronounced in sewage sludge AD processes although treating sewage sludge is among the major practical applications of AD. Therefore, we examined the microbial communities in three full-scale sewage sludge digesters using qualitative and quantitative molecular techniques in combination： denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） and real-time polymerase chain reaction （PCR）. Eight out of eleven bacterial sequences retrieved from the DGGE analysis were not affiliated to any known species while all eleven archaeal sequences were assigned to known methanogen species. Quantitative real-time PCR analysis revealed that, based on the 16S rRNA gene abundance, the hydrogenotrophic order Methanomicrobiales is the most dominant methanogen group （〉 94% of the total methanogen population） in all digesters. This corresponds well to the prevailing occurrence of the DGGE bands related to Methanolinea and Methanospirillum, both belonging to the order Methanomicrobiales, in all sludge samples. It is therefore suggested that hydrogenotrophic methanogens, especially Methanomicrobiales strains, are likely the major players responsible for biogas production in the digesters studied. Our observation is contrary to the conventional understanding that aceticlastic methanogens generally dominate methanogen communities in stable AD environments, suggesting the need for further studies on the dominance relationship in various AD systems.     

秦皇岛近海养殖对潮间带微生物群落多样性的影响

潮间带微生物群落在驱动海岸带生态系统物质循环和能量流动中具有重要作用,近海养殖造成的环境问题日益凸显,但其对潮间带微生物群落结构的影响还缺乏研究。采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）和限制性片段长度多态性（RFLP）的分子生物学技术,研究秦皇岛养殖区与旅游区潮间带沉积物中微生物多样性的差异,分析养殖区微生物的16S rRNA基因文库的组成特征。结果表明：养殖区的微生物群落结构与旅游区形成较大的差异,DGGE图谱中养殖区的特有条带主要集中于γ-变形菌纲（γ-proteobacteria）,还分布于α-变形菌纲（α-proteobacteria）,拟杆菌门（Bacteroidetes）,放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）。影响潮间带微生物的群落结构的主要环境因子包括温度、盐度、pH和NO3-浓度,影响率达55.2%。对差异最大的洋河大桥南养殖区（Q1站）的微生物样品建立克隆文库分析群落结构,变形菌门（Proteobacteria）为优势菌群,占总群落的60%,其中γ-变形菌纲是主要存在的微生物纲,其余菌群包括放线菌门、拟杆菌门、蓝藻菌门（Cyanobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）的微生物。养殖区海岸带微生物群落中出现了与环境污染和赤潮密切相关的菌群,如拟杆菌门、肠杆菌属（Enterobacteriaceae）和α-变形细菌红细菌目（Roseovarius）的微生物。     

示踪因子凝胶图像边缘识别算法研究

对海上污染的来源进行解析,是监督污染源排放的有效手段之一。通过图像灰度处理原理,提出以边缘检测方法来分析示踪凝胶电泳图像的思路,并对Sobel算子和Gauss-Laplace算子进行了详细分析,使用VC++编程实现,给出部分关键软件代码。最终得出Gauss-Laplace算子对于检测凝胶图像边缘效果较佳的结论,为示踪因子凝胶图像分析提供更简易方法。