【摘要】：亞硝酸鹽在厭氧條件下可以作為甲烷和銨鹽氧化的電子受體,以銨鹽為電子供體的厭氧氨氧化和以甲烷為電子供體的反硝化厭氧甲烷氧化是紅樹林中新發(fā)現(xiàn)的碳氮循環(huán)過程。N-DAMO和Anammox菌分別歸屬于NC10門菌和浮霉菌門,在厭氧條件下通過氧化甲烷和銨鹽來還原亞硝酸鹽進行反硝化過程。Anammox和N-DAMO過程的發(fā)現(xiàn)極大的豐富了我們對生物地球循環(huán)的了解。由于Anammox和N-DAMO細菌獨特的生理特點,在污水處理領(lǐng)域受到極大的關(guān)注。然而,由于Anammox和N-DAMO菌不可培養(yǎng)的特性以及生長緩慢的特點,要獲得其富集培養(yǎng)物十分困難。目前,針對N-DAMO和Anammox的富集培養(yǎng)接種物主要來源于淡水和海洋沉積物,紅樹林沉積物作為接種物進而獲得富集物還沒被報道過。本論文以福建漳江口紅樹林來源的沉積物作為接種物進行N-DAMO和Anammox菌的富集培養(yǎng),主要研究內(nèi)容如下:1.以紅樹林濕地沉積物作為接種物,采用序批式反應器,添加甲烷和亞硝酸鹽富集N-DAMO細菌,富集時間為420天。a)活性檢測結(jié)果表明反應器中異養(yǎng)反硝化活性持續(xù)下降,亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化率目前穩(wěn)定在1.28 mg N/L/day,但仍沒有表現(xiàn)出明顯的N-DAMO活性。b)系統(tǒng)發(fā)育分析和qPCR等結(jié)果表明,培養(yǎng)物中僅主要存在NC10門菌中的group B和group E序列,沒有檢測到group A序列,NC10門菌16S rRNA 基因豐度為 3.36×1O5 copies/g dry soil。富集 N-DAMO 細菌過程中,Anammox菌也同時得到了富集,hzsB基因豐度為3.18×108 copies/g dry soil,與原位樣品相比增加了一個數(shù)量級。微生物多樣性測序表明Anammox菌占總菌比例約為10%,且與海洋類Anammox菌Candidatus Scalindua屬最為相似。通過對異養(yǎng)反硝化菌nosZ基因定量分析可知,nosZ基因豐度為6.38×1010 copies/g dry soil,呈現(xiàn)出下降趨勢。2.以紅樹林濕地沉積物作為接種物,采用序批式反應器,添加甲烷、亞硝酸鹽和銨鹽同時富集N-DAMO細菌和Anammox菌,富集時間為420天。a)活性檢測結(jié)果表明反應器中異養(yǎng)反硝化活性前期十分活躍,而后活性持續(xù)下降。但反應器仍沒有表現(xiàn)出明顯的N-DAMO活性;添加銨鹽后,反應器中亞硝態(tài)氮和銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化率上升明顯,亞硝態(tài)氮最大轉(zhuǎn)化速率為16.93mgN/L/day,銨態(tài)氮最大轉(zhuǎn)化速率為12.92mgN/L/day。且亞硝態(tài)氮和銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化率之比接近Anammox理論化學計量比1.146,由此推測Anammox介導了該反硝化過程。b)系統(tǒng)發(fā)育和qPCR等技術(shù)分析表明,培養(yǎng)物中的NC10門菌16S rRNA序列主要歸屬于group B和group E,沒有檢測到group A序列,NC10門菌16S rRNA 基因豐度為 4.21 ×lO5 copies/g dry soil。Anammox菌h s 基因豐度為2.25×109copies/gdry soil,與原位樣品相比增加了兩個數(shù)量級。微生物多樣性測序表明Anammox菌占總菌比例約為52%,且與海洋類Anammox菌CandidatusScalindua屬最為相似。通過對異養(yǎng)反硝化菌nosZ基因定量分析可知,nosZ基因豐度為6.50×1010 copies/gdrysoil,銨鹽的添加并沒有顯著提高異養(yǎng)反硝化菌的數(shù)量。
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703;X172
【圖文】：

第一章前言邐逡逑２００６年，Ｒａｇｈｏｅｂａｒｓｉｎｇ等人在Ｎａｔｕｒｅ雜志上首次報道獲得了甲q<氧化和逡逑化相偶聯(lián)的富集物，這種富集物由古菌和細菌組成。亞硝酸鹽作為電子受逡逑件下，可以富集得到細菌作為主導的反硝化厭氧甲烷氧化富集物。富集物中逡逑菌具有亞硝酸鹽還原和甲烷厭氧氧化偶聯(lián)的功能［３８］，系統(tǒng)分類上歸屬于逡逑門菌。在添加硝酸鹽條件下，富集物中的古菌將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，逡逑中伴隨著甲烷的厭氧氧化［３（），３１，３９］。從目前的研究來看，這種古菌在系統(tǒng)分類逡逑于ＡＮＭＥ－２ｄ分支。逡逑

的Ｎ－ＤＡＭＯ細菌。Ｍｏｊｔｙ／ｍ？菌是一類嗜溫的棒狀細菌（富集溫度２５－３０°Ｃ），逡逑長０．８到ｌ．ｌ＾ｉｒｎ，直徑僅為０．２到０．５｜－ｉｍ，分類上屬于革蘭氏陰性菌［３８］。Ｍｃｗｔｙ／ｅｒａ逡逑菌超微結(jié)構(gòu)見圖１．４。這種反硝化甲烷厭氧氧化細菌具有獨特的甲烷單加氧酶逡逑（ｐＭＭＯ）。菌的甲烷氧化方式與好氧加氧氧化菌的有氧途徑相類似。逡逑基因是甲烷氧化過程中的一個關(guān)鍵基因，好氧甲烷氧化的引物擴增逡逑不出來自Ｎ－ＤＡＭＯ細菌的／ｗｔｏｙｌ基因，研究表明傳統(tǒng)（反向引物與Ｎ－ＤＡＭＯ逡逑細菌的基因存在錯配［４３］。基因通常與ＮＣ１０門菌１６Ｓ邋ｒＲＮＡ序列作逡逑為分子標記物，來研宄ＮＣ１０門菌的多樣性和系統(tǒng)發(fā)育。逡逑圖１．４邐菌超微結(jié)構(gòu)透射電鏡圖，標尺：５００邋ｎｍ邋（Ｗｕ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１２）逡逑Ｆｉｇ邋１．４邋Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ邋ｏｆ邋Ｍ．ｏｘｙｆｅｒａ邋ｃｅｌｌ．逡逑Ｔｈｅ邋ｓｃａｌｅ邋ｂａｒ＝５００邋ｎｍ邋（Ｗｕ邋ｅｔ邋ａｌ”邋２０１２）逡逑在２０１６年，浙江大學胡寶蘭教授研宄團隊利用淡水來源的沉積物富集并得逡逑到了一個新的歸屬于ＮＣ１０門的Ｎ－ＤＡＭＯ細菌“ＡＯＷｃａ”［４４］。根據(jù)報道，Ｍ＾ｎ／ｃａ逡逑在生理生化，尤其是細胞形態(tài)上與Ｍｏｇ／ｅｒａ差異顯著。這是目前己知的兩個逡逑Ｎ－ＤＡＭＯ細菌。如圖１．５所示

的Ｎ－ＤＡＭＯ細菌。Ｍｏｊｔｙ／ｍ？菌是一類嗜溫的棒狀細菌（富集溫度２５－３０°Ｃ），逡逑長０．８到ｌ．ｌ＾ｉｒｎ，直徑僅為０．２到０．５｜－ｉｍ，分類上屬于革蘭氏陰性菌［３８］。Ｍｃｗｔｙ／ｅｒａ逡逑菌超微結(jié)構(gòu)見圖１．４。這種反硝化甲烷厭氧氧化細菌具有獨特的甲烷單加氧酶逡逑（ｐＭＭＯ）。菌的甲烷氧化方式與好氧加氧氧化菌的有氧途徑相類似。逡逑基因是甲烷氧化過程中的一個關(guān)鍵基因，好氧甲烷氧化的引物擴增逡逑不出來自Ｎ－ＤＡＭＯ細菌的／ｗｔｏｙｌ基因，研究表明傳統(tǒng)（反向引物與Ｎ－ＤＡＭＯ逡逑細菌的基因存在錯配［４３］。基因通常與ＮＣ１０門菌１６Ｓ邋ｒＲＮＡ序列作逡逑為分子標記物，來研宄ＮＣ１０門菌的多樣性和系統(tǒng)發(fā)育。逡逑圖１．４邐菌超微結(jié)構(gòu)透射電鏡圖，標尺：５００邋ｎｍ邋（Ｗｕ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１２）逡逑Ｆｉｇ邋１．４邋Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ邋ｏｆ邋Ｍ．ｏｘｙｆｅｒａ邋ｃｅｌｌ．逡逑Ｔｈｅ邋ｓｃａｌｅ邋ｂａｒ＝５００邋ｎｍ邋（Ｗｕ邋ｅｔ邋ａｌ”邋２０１２）逡逑在２０１６年，浙江大學胡寶蘭教授研宄團隊利用淡水來源的沉積物富集并得逡逑到了一個新的歸屬于ＮＣ１０門的Ｎ－ＤＡＭＯ細菌“ＡＯＷｃａ”［４４］。根據(jù)報道，Ｍ＾ｎ／ｃａ逡逑在生理生化，尤其是細胞形態(tài)上與Ｍｏｇ／ｅｒａ差異顯著。這是目前己知的兩個逡逑Ｎ－ＤＡＭＯ細菌。如圖１．５所示

【參考文獻】

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本文編號：2794897