SHARON生物膜中微生物多樣性的研究.pdf

1、隨著環(huán)境科學(xué)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境微生物群落的分析也越來(lái)越重要。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的分子生態(tài)學(xué)技術(shù)可以較好的解決傳統(tǒng)方法的缺陷。本研究利用分子生態(tài)學(xué)技術(shù)分析了SHARON生物膜中的微生物群落的多樣性隨時(shí)間、溶解氧和水力停留時(shí)間的不同而有所變化以及部分微生物的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的主要研究結(jié)論如下： 通過(guò)三種總DNA提取方法的對(duì)比，得出一種操作比較簡(jiǎn)單、且無(wú)需購(gòu)買(mǎi)其它專用儀器設(shè)備的化學(xué)方法；并用此方法提取了SHARON生物膜各階段的樣

2、品的總DNA，所得總DNA能夠滿足環(huán)境微生物群落分析的要求。 根據(jù)PCR的原理和特點(diǎn)，探討得出了適合本實(shí)驗(yàn)樣品的PCR反應(yīng)體系和反應(yīng)程序；運(yùn)用此條件對(duì)SHARON生物膜個(gè)階段樣品進(jìn)行了PCR擴(kuò)增，所有樣品90％以上都得到了220bp左右的特定DNA片段，此結(jié)構(gòu)能夠滿足DGGE分離的條件；同時(shí)實(shí)驗(yàn)中必須要注意PCR擴(kuò)增的污染問(wèn)題，因?yàn)榇藛?wèn)題將影響PCR擴(kuò)增的結(jié)果。 利用DGGE分離技術(shù)，對(duì)PCR擴(kuò)增得到的各樣品的特定D

3、NA片段進(jìn)行了分離，對(duì)PCR擴(kuò)增得到的各樣品的特定DNA片段進(jìn)行了分離，在生物膜啟動(dòng)期時(shí)的樣品中可以分離出二十條以上的單一條帶；在生物膜穩(wěn)定初期時(shí)的樣品由于溶解氧和水力停留時(shí)間分別控制在0.5mg/1和1.2h以下，所以每個(gè)樣品分離出十條以下的單一條帶；在生物膜穩(wěn)定期，發(fā)現(xiàn)每個(gè)樣品分離出了三十條左右的單一條帶；初步得出了生物膜中微生物群落的生物多樣性和微生物的大致數(shù)量比例關(guān)系；通過(guò)對(duì)生物膜不同時(shí)間的微生物群落的變化情況初步分析了外界條件

4、對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。 對(duì)DGGE分離的部分單一DNA條帶進(jìn)行了測(cè)序，利用Blast軟件對(duì)測(cè)序結(jié)果在GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行了同源性對(duì)比，所得結(jié)果表明生物膜在啟動(dòng)時(shí)期主導(dǎo)菌為硝化菌(Nitrospira)、亞硝化菌(Nitrosospira和Nitrosomonas)以及少量的異氧菌等；在生物膜穩(wěn)定初期由于生物膜處于低溶解氧階段，其測(cè)序的結(jié)果表明此階段主要是厭氧氨氧化菌(例如：Kueneniastuttgartiensis

5、)和少量亞硝化菌(Nitrosospira)等；穩(wěn)定期階段80％-90％的硝化菌被洗掉，其大部分為亞硝化菌(Nitrosospira和Nitrosomonas)還有少量的異氧菌和厭氧氨氧化菌；本研究還利用BioEdit軟件對(duì)生物膜個(gè)階段測(cè)序條帶進(jìn)行了進(jìn)化系統(tǒng)分析，畫(huà)出了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，得到了他們之間的進(jìn)化關(guān)系。 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)對(duì)生物膜種群的分析得出，溶解氧和水力停留時(shí)間是控制SHARON反應(yīng)器的關(guān)鍵因素，其最佳控制條件為溶解氧控制在0