不同電子受體厭氧氨氧化反應(yīng)的功能微生物分析.pdf

1、隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，氮污染問題日益加劇，已經(jīng)引起全世界環(huán)境工作者們的關(guān)注。厭氧氨氧化反應(yīng)（Anammox）的提出使得人們對(duì)自然界中氮素循環(huán)理念有了新的認(rèn)知。該反應(yīng)是厭氧氨氧化細(xì)菌(Anaerobic ammonium oxidizingbacteria)在厭氧條件下以羥胺(NH2OH)和肼(N2H4)為中間產(chǎn)物，以NH4+為電子供體，NO2-為電子受體，將NH4+和NO2-轉(zhuǎn)變?yōu)镹2的過程。隨著研究的深入，研究者們發(fā)現(xiàn)厭氧氨氧化細(xì)菌除

2、了亞硝酸鹽外，還可以利用鐵鹽，碳酸氫鹽等其它物質(zhì)作為電子受體氧化氨。為了進(jìn)一步探究不同電子受體的厭氧氨氧化反應(yīng)器的機(jī)理，本論文利用變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)、16S rDNA宏測(cè)序和熒光實(shí)時(shí)定量PCR(qPCR)等生物學(xué)手段，對(duì)亞硝酸鹽、鐵鹽和碳酸氫鹽為電子受體的Anammox反應(yīng)器的功能微生物進(jìn)行了對(duì)比研究，得到了以下結(jié)論:
　　(1)采用GC-F341/R518通用引物對(duì)PCR-DGGE的主要參數(shù)進(jìn)行了一系列優(yōu)化，結(jié)

3、果說明Anammox污泥PCR-DGGE分析的最佳退火溫度是64℃;最佳變性劑濃度為45％至65％;最佳上樣量為5μL至7μL;聚丙烯酰胺凝膠最佳濃度為8％; DGGE分析最佳電壓/時(shí)間為80V/16h。PCR-DGGE的指紋圖譜及切膠測(cè)序結(jié)果表明，Amx（亞硝酸鹽型Anammox）和Fmx（鐵鹽型Feammox）反應(yīng)器中微生物物種含量豐富，多樣性差異顯著。
　　(2)采用illumina miseq測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行16S rDNA宏

4、測(cè)序結(jié)果分析表明，三種電子受體反應(yīng)器中最優(yōu)勢(shì)菌種都是綠彎菌門（Chloroflexi）的unclassified_Chloroflexi屬細(xì)菌。Amx、Fmx和Hmx（碳酸氫鹽型Anammox）反應(yīng)器內(nèi)Planctomycetes的含量分別是21.31％、16.22％和1.65％。檢測(cè)到的Anammox菌有Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia兩個(gè)屬。檢測(cè)到的NOB（亞硝酸鹽氧化菌）只在Fmx反應(yīng)

5、器中得到較好富集，含量達(dá)3.38％，AOB（氨氧化細(xì)菌）和DB（反硝化細(xì)菌）在三個(gè)反應(yīng)器中的含量都不高。由此推測(cè)Amx反應(yīng)器中主要發(fā)生的反應(yīng)是Anammox反應(yīng)，F(xiàn)mx反應(yīng)器中主要發(fā)生的反應(yīng)是Anammox和氧化亞硝酸鹽反應(yīng)，Hmx反應(yīng)器中未能發(fā)生Anammox反應(yīng)。
　　(3)利用qPCR分析結(jié)果表明，三個(gè)反應(yīng)器中Anammox菌含量最高的是Amx反應(yīng)器，并且Amx反應(yīng)器中的Anammox菌是該反應(yīng)器中含量最高的功能細(xì)菌。Fmx

6、反應(yīng)器中含量較高的功能細(xì)菌是Anammox和NOB細(xì)菌。Hmx反應(yīng)器與Amx相比，Anammox菌含量降低，硝化和反硝化細(xì)菌含量升高。由此可以推測(cè)Amx反應(yīng)器中發(fā)生的主要反應(yīng)是Anammox反應(yīng);Fmx反應(yīng)器中發(fā)生的主要反應(yīng)是亞硝酸鹽氧化反應(yīng)和Anammox反應(yīng);Hmx反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)不是Anammox反應(yīng)，而是硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)。
　　(4)根據(jù)上述不同電子受體Anammox反應(yīng)器微生物豐度的分析可以推測(cè)，鐵鹽可以作為鐵