堆肥過程中碳氮代謝相關(guān)基因表達(dá)及細(xì)菌多樣性的研究
發(fā)布時間:2018-06-03 16:51
本文選題:堆肥 + 碳氮代謝; 參考:《廣西大學(xué)》2015年碩士論文
【摘要】:利用微生物作用好氧發(fā)酵處理有機(jī)固體廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥料是環(huán)境保護(hù)中廢棄物處理與處置的一種有效方式。實驗采用自行設(shè)計堆肥系統(tǒng),采用兩種不同強(qiáng)制通氣方式(罐體內(nèi)嵌式通氣和整體式通氣),以牛糞和甘蔗葉為原料進(jìn)行好氧堆肥,測定堆肥過程中堆體理化參數(shù)變化,并結(jié)合分子生物學(xué)方法熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Real-time PCR)技術(shù)對碳氮代謝相關(guān)基因表達(dá)進(jìn)行分析和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)技術(shù)對細(xì)菌群落多樣性進(jìn)行研究。理化參數(shù)測定結(jié)果表明,罐體內(nèi)嵌式通氣與整體式通氣方式堆肥均在第4天達(dá)到最高溫度,分別為57.0℃和53.4℃;有機(jī)質(zhì)含量分別下降為49.10%和46.22%;銨態(tài)氮含量均呈現(xiàn)出先上升后下降最后趨于平穩(wěn)的趨勢;最終硝態(tài)氮含量分別達(dá)到1099.67mg/kg和1143.96mg/kg。采用實時熒光定量PCR技術(shù)對兩種不同強(qiáng)制通氣方式堆肥過程中細(xì)菌總量和碳氮代謝相關(guān)基因表達(dá),包括細(xì)菌16S rDNA,β-glucosidase, amoA, nxrB1基因進(jìn)行了定量分析,并對比研究了發(fā)酵過程中理化參數(shù)及堆體中碳氮代謝相關(guān)基因表達(dá)。實驗結(jié)果表明,在堆肥過程中,罐體內(nèi)嵌式通氣發(fā)酵堆體細(xì)菌總量大于整體式通氣發(fā)酵;罐體內(nèi)嵌式通氣與整體式通氣發(fā)酵中P-glucosidase基因拷貝數(shù)分別在堆肥第7天與第4天達(dá)到最大值,該數(shù)值分別是堆肥第1天的4.0倍和6.2倍,表明發(fā)生強(qiáng)烈生物降解作用,碳代謝活動劇烈;AOB在強(qiáng)制通風(fēng)好氧發(fā)酵的高溫期含量極少,直至腐熟期才大量積累,導(dǎo)致大量銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨氣造成氮損失;高溫對nxrB1基因表達(dá)有嚴(yán)重阻礙作用,在腐熟階段罐體內(nèi)嵌式通氣方式發(fā)酵中nxrB1基因優(yōu)先于整體式通氣發(fā)酵表達(dá)并達(dá)到峰值。通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)技術(shù)對罐體內(nèi)嵌式通氣和整體式通氣堆肥過程中細(xì)菌群落多樣性進(jìn)行研究,以細(xì)菌16SrDNA基因片段PCR擴(kuò)增產(chǎn)物為DGGE分析對象。實驗結(jié)果表明,隨著堆肥進(jìn)行,細(xì)菌群落在各個時期不斷演替,部分細(xì)菌直至發(fā)酵后期才出現(xiàn),而部分細(xì)菌在整個堆肥過程始終存在,發(fā)生了較大的演替變化:罐體內(nèi)嵌式通氣堆肥的細(xì)菌多樣性比整體式通氣堆肥更豐富。
[Abstract]:Microbial aerobic fermentation is an effective way to produce organic fertilizer in environmental protection. In this experiment, the composting system was designed, two different forced ventilation methods (tank inlay ventilation and integral aeration) were used to compost aerobic composting with cow dung and sugarcane leaves as raw materials, and the physical and chemical parameters of the compost were determined. The expression of genes related to carbon and nitrogen metabolism was analyzed by fluorescence quantitative polymerase chain reaction (PCR) and denaturing gradient gel electrophoresis (denaturing gradient gel electrophoresis) to study the diversity of bacterial communities. The results of physicochemical parameters showed that the maximum temperature of composting was 57.0 鈩,
本文編號:1973497
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