基于氫化酶基因分析不同產(chǎn)氫發(fā)酵類型微生物群落結(jié)構(gòu).pdf

1、利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段闡明微生物群落結(jié)構(gòu)和產(chǎn)氫效能之間的關(guān)系，確定反應(yīng)器運(yùn)行期間重要的功能菌群，實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)氫群落的定向構(gòu)建與優(yōu)化，將對生物制氫工業(yè)化進(jìn)程有著重要的意義。前人利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)研究反應(yīng)器的微生物群落時(shí)，絕大多數(shù)都是采用16S rDNA保守區(qū)域的基因引物進(jìn)行研究。利用這種方法對產(chǎn)氫反應(yīng)器群落研究時(shí)，通過對16S rDNA基因的分離鑒定推斷出可能的產(chǎn)氫細(xì)菌，但是這種檢測方法不具有針對性，同時(shí)誤差較大，不能達(dá)到產(chǎn)氫細(xì)菌的準(zhǔn)確

2、檢測，無法應(yīng)用于大規(guī)模生物產(chǎn)氫反應(yīng)器啟動(dòng)和調(diào)控，以及評估反應(yīng)器的效能和預(yù)測產(chǎn)氫趨勢。
　　針對目前發(fā)酵法生物制氫反應(yīng)器微生物群落研究的不足，利用[Fe]-hydA功能基因分析產(chǎn)氫反應(yīng)器微生物群落，解決了傳統(tǒng)16S rDNA技術(shù)的缺陷，使得對產(chǎn)氫微生物群落的研究更具有針對性和準(zhǔn)確性。結(jié)合 DGGE技術(shù)和克隆文庫技術(shù)能在時(shí)間軸和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方面進(jìn)行反應(yīng)器微生物群落的全面評價(jià)，對實(shí)現(xiàn)發(fā)酵法生物制氫的工業(yè)化進(jìn)程具有重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。

3、r>　　對比乙醇型，丁酸型以及接種污泥預(yù)處理后的丁酸型反應(yīng)器的運(yùn)行規(guī)律，分析數(shù)據(jù)表明，在啟動(dòng)負(fù)荷為7.0 kgCOD/m3·d、水力停留時(shí)間為6h、污泥接種量為6.5 gVSS/L、采取階梯式負(fù)荷提升方式、pH值控制在最適 pH值的前提下進(jìn)行反應(yīng)器啟動(dòng)，反應(yīng)器的啟動(dòng)效果較好。啟動(dòng)數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)乙醇型發(fā)酵（A反應(yīng)器）的最大產(chǎn)氫速率在20L/d，明顯高于另外兩個(gè)丁酸型（B和C反應(yīng)器）的產(chǎn)氫速率。C反應(yīng)器的接種污泥經(jīng)過熱處理，在缺乏競爭抑制作用

4、的環(huán)境中，產(chǎn)氫菌屬能迅速占據(jù)整個(gè)反應(yīng)器的優(yōu)勢地位，形成穩(wěn)定的生物群落。通過熱處理污泥作為種泥能加快丁酸型反應(yīng)器的啟動(dòng)。
　　基于[Fe]-hydA功能基因的PCR-DGGE技術(shù)從時(shí)間軸上，對三個(gè)反應(yīng)器的含有產(chǎn)氫功能基因的菌群進(jìn)行了評價(jià)和分析，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器 A和C在啟動(dòng)0 d和7 d微生物群落的相似性比反應(yīng)器B要高，反應(yīng)器A和反應(yīng)器B中28 d和40 d的微生物群落的相似性也要高于反應(yīng)器C，只有C反應(yīng)器的21 d和28 d相似性較高。

5、克隆文庫結(jié)果表明 A反應(yīng)器占有優(yōu)勢的菌群為 E. harbinense菌群，B反應(yīng)器內(nèi)沒有某個(gè)明顯的優(yōu)勢菌屬，C反應(yīng)器優(yōu)勢菌屬為 S. wolfei菌屬，并且含有嗜熱菌屬C. thermocellum。
　　綜合 DGGE技術(shù)和克隆文庫文庫技術(shù)對三個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行了綜合評價(jià)。通過系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建，發(fā)現(xiàn)有不少序列為兩者都能檢出，這些序列為反應(yīng)器中一直存在的菌屬。有些菌屬只在 DGGE條帶中檢出，這些菌屬隨著反應(yīng)器運(yùn)行逐漸被優(yōu)勢菌群替代而