降解五氯酚厌氧生物反应器微生物种群结构的分子特性研究

采用PCR—DGGE技术，对降解PCP厌氧生物反应器污泥颗粒化过程微生物种群结构的时空分布变化特性进行了初步研究．结果表明，随着PCP负荷增加与污泥的颗粒化，污泥真细菌、古细菌组成均发生明显变化．当反应器稳定运行时，反应器内上下层污泥微生物种群结构组成相似，真细菌相似性Cs在71．4～77．6之间，古细菌Cs在70．4～76．7之间．反应器一旦受污染物负荷冲击干扰，反应器上下层污泥真细菌组成相似性Cs降至43．3，古细菌降至35．2．测序表明，颗粒污泥中存在不可培养的脱氯细菌，优势产甲烷细菌为Methanosaeta concilii、Methanobacterium sp．、Methanobrevibacter sp．和Methanothfix soehngenii．     

无排泥条件下HRT对膜生物反应器硝化性能的影响及其生物群落结构分析

以无机氨氮废水(NH+4 N,500mg·L-1)为处理对象,在不排泥条件下逐渐缩短膜生物反应器的水力停留时间(HRT,30h～5h),连续运行260d.在反应器内的氨氮容积负荷和污泥负荷分别为1 2kg·(d·L)-1和2 13kg·kg-1·d-1时,氨氮去除率达98 2%以上.当HRT减少至7h时开始出现NH+4 N和NO-2 N的积累.尽管反应器内MLSS随着运行时间的延长在逐步上升,氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)的数量分别从HRT10h和15h起开始下降.16SrDNA聚合酶链式反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR DGGE)的分析发现反应器内生物多样性随着运行时间的延长而增加,测序结果表明进行氨氧化作用的主要是亚硝化单胞菌属(Nitrosomonassp.),进行亚硝酸氧化的主要是硝化螺菌属(Nitrospirasp.).尽管反应器只进行无机氨氮配水,仍存在大量的异养菌,估计其生长是以胞外分泌产物和细胞裂解产物为基质.     

南京市黑臭河流水体中细菌多样性的研究

以南京市城南河为研究对象,分别提取上中下游的水体样本,分析水质中的氮、磷、COD等水质指标,并利用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)分析了城南河不同位置的细菌多样性。结果表明:城南河水体中的平均总氮为30.06 mg/L,总磷为6.14 mg/L,COD为42.03 mg/L,均超过国家V类水质标准。结合外观,城南河属于严重污染的典型黑臭河流。DGGE分析的结果表明:城南河具有较高的细菌多样性,优势菌群主要是变形菌门和拟杆菌门2大类群,且不同取样点细菌种类差别不大。     

DGGE及T-RFLP分析光照下电位对细菌群落的影响

电位和光照能影响生物电化学系统中产电光合微生物的富集和生长,为了明确电位对细菌多样性的影响,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)两种方法分析光照条件下电位对电极生物膜细菌群落多样性的影响,实验设置0、0.2、0.4、0.6 V(vs.Ag/AgCl)4个电位.结果表明,0.6 V(vs.Ag/AgCl)下电极生物膜细菌DGGE条带数量较其他处理明显降低,对条带的测序结果显示不同电位下电极生物膜细菌主要属于α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)和梭菌纲(Clostridia).而0.2 V(vs.Ag/AgCl)处理下末端限制性片段(terminal restriction fragment,T-RF)的数量最高,片段数量随电压进一步升高呈现降低趋势.虽然DGGE和T-RFLP两种方法分析结果有一定差异,但都能反映电位对电极生物膜细菌群落多样性影响显著,高电位降低了细菌多样性.     

降解纤维素产甲烷的四菌复合系

自然环境中通常是微生物群落协同完成纤维素的降解,构建可降解纤维素的混菌体系是认识微生物相互作用的关键.利用富集培养法,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹检测技术以及厌氧滚管技术,建立了一种筛选简单降解纤维素产甲烷复合菌系的方法.利用此方法从青藏高原若尔盖高寒湿地分离到一个由4株菌构成的降解纤维素产甲烷的稳定菌系.结果表明,该复合菌系由纤维素水解菌Clostridium glycolicum、非纤维素水解菌Trichococcus flocculiformis和Parabacteroides merdae、产甲烷古菌Methanobacterium subterraneum等具有不同功能的4种菌株组成,且在这4株菌的共同作用下可将纤维素直接转化为CH4.该简单复合系的获得为今后纤维素转化甲烷复合菌系的代谢控制和遗传改造提供了一个平台.     

中温和高温厌氧生物产氢反应器连续运行的研究

采用2个厌氧生物产氢反应器分别在中温(37℃)和高温(55℃)下连续运行.以河底沉积物接种,葡萄糖为基质,在CSTR中成功实现了连续中温厌氧产氢,最高产氢量达8.6L/(L·d),基质产氢摩尔比(H₂/葡萄糖)为1.98.以厌氧产甲烷颗粒污泥接种,蔗糖为基质,在UASB反应器中成功实现了连续高温厌氧产氢过程,最高产氢量达6.8L/(L·d),基质产氢摩尔比(H₂/蔗糖)为3.6.在高温UASB反应器中培养获得了灰白色的产氢颗粒污泥,平均粒径为0.8～1.2mm,沉速为30～40m/h,电镜观察发现其表层生长大量杆状细菌.对2种产氢污泥的总DNA进行提取和纯化,通过PCR扩增和DGGE分析,发现高温和中温厌氧产氢污泥中的大部分真细菌种类相同,但各自的优势菌种明显不同.     

PCR-DGGE研究处理垃圾渗滤液序批式生物膜反应器(SBBR)中的细菌多样性

为了研究序批式生物膜反应器中的细菌多样性及其脱氮的微生物学机理,为工艺改进提供依据,从同步高效去除垃圾渗滤液中高氨氮和高COD的SBBR生物膜和渗滤液原水中采集微生物样品并提取微生物总DNA,使用细菌通用引物对（GC341F/907R）从总DNA中成功扩增出目标16S rDNA片段,然后对扩增的16S rDNA进行DGGE,对凝胶染色并进行条带统计分析和切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立了系统发育树.结果表明,该驯化后的SBBR生物膜和渗滤液原水中都有比较丰富的细菌多样性,驯化的生物膜细菌主要来自渗滤液原水,而且生物膜细菌在反应器正常运行时不会出现明显的群落结构变化;在该SBBR中有多种硝化细菌与反硝化细菌、好氧反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌共存,说明该反应器中可能同时存在全程硝化反硝化、同步硝化反硝化和厌氧氨氧化3种脱氮方式.研究结果为SBBR脱氮微生物机理研究提供了一些有价值的参考依据.     

应用变性梯度凝胶电泳研究厦门西海域超微型真核浮游生物多样性

应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法对厦门西海域超微型真核浮游生物的遗传多样性进行周年变化特征研究分析.结果表明,厦门西海域典型测站的超微型真核浮游生物群落具有丰富的多样性组成;厦门西海域超微型真核浮游生物群落遗传结构和主要类群组成季节性变化显著:不同典型测站之间的超微型真核浮游生物群落遗传结构的周年变化特征相似;不同典型测站之间的超微型真核浮游生物群落的类群组成也很相似,由绿藻、Stramenopiles、定鞭金藻、甲藻、未确定类群(unidentified groups)和其他类群组成.     

Combined use of molecular biology taxonomy, Raman spectrometry, and ESEM imaging to study natural biofilms grown on filter materials at waterworks

DNA-based population analysis was applied in combination with Raman spectrometry and Environmental Scanning Electron Microscopy for the characterisation of natural biofilms from sand and activated carbon filters operated for a long term at a municipal waterworks. Whereas the molecular biology polymerase chain reaction combined with denaturing gradient gel electrophoresis approach provides a deeper insight into the bacterial biofilm diversities, Raman spectrometry analyses the chemical composition of the extracellular polymer substances (EPS), microorganisms embedded in EPS as well as other substances inside biofilm (inorganic compounds and humic substances). Microscopy images the spatial distribution of biofilms on the two different filter materials. In addition, bacterial bulk water populations were compared with biofilm consortia using the molecular fingerprint technique mentioned.Population analysis demonstrated the presence of more diverse bacterial species embedded in a matrix of EPS (polysaccharides, peptides, and nucleic acids) on the sand filter materials. In contrast to this, activated carbon granules were colonised by reduced numbers of bacterial species in biofilms. Besides α-, β-, and γ-Proteobacteria, a noticeable specific colonisation with Actinobacteria was found on activated carbon particles. Here, the reduced biofilm formation came along with a decreased EPS synthesis. The taxonomy profiles of the different biofilms revealed up to 60% similarity on the same filter materials and 32% similarity of different materials. Similarity of adherent communities from filter materials and bulk water populations from the filter effluent varied between 36% and 58% in sand filters and 6–40% in granular activated carbon filters.The biofilm investigation protocols are most crucial to subsequent acquisition of knowledge on biofilm dynamics and bacterial contributions to transformation or adsorption processes in waterworks facilities.     

DGGE、T-RFLP 、LH-PCR对两种活性污泥的微生物种群多样性分析的比较

采用基于PCR扩增的分子生态技术DGGE、T-RFLP和LH-PCR,对2种典型污水处理系统中的活性污泥（生活污泥、焦化污泥）进行微生物种群多样性分析;并以此比较3种技术的优劣,提出不同应用条件下研究方法的选择依据。根据实验结果：DGGE得到的条带较多,但误差来源也最多;T-RFLP技术较为灵敏,但需要选择适当的内切酶,严格控制酶切条件,并且文库比对误差较大;而LH-PCR操作简单,结果稳定性较高。虽然目前尚无法判断3种方法的准确性,但LH-PCR在活性污泥的微生物种群多样性分析中已显示出潜在优势。