傳統(tǒng)反硝化作用對(duì)溶解氧濃度條件的嚴(yán)格要求正在不斷限制其應(yīng)用發(fā)展。由于硝化作用和反硝化作用之間對(duì)環(huán)境條件需求的沖突,導(dǎo)致生物脫氮過(guò)程始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)間或空間上的統(tǒng)一。好氧反硝化作為新興的生物脫氮技術(shù),憑借其對(duì)溶解氧具有廣泛的耐受性,為硝化和反硝化作用的統(tǒng)一提供了潛在可能。盡管好氧反硝化技術(shù)在經(jīng)歷了30多年的研究發(fā)展,但目前仍存在諸多黑箱問(wèn)題從而減慢了該技術(shù)的孵化速度,例如:缺失分子生物學(xué)層面的機(jī)制解析、影響效能發(fā)揮的因素復(fù)雜且無(wú)具體調(diào)控方法、對(duì)混合氮源(氨氮、硝氮、亞硝氮)的去除途徑不清晰且沒(méi)有掌握微生物代謝途徑轉(zhuǎn)換的可控節(jié)點(diǎn)等。通過(guò)對(duì)好氧反硝化菌Pseudomonas stutzeri T13的前期研究發(fā)現(xiàn),菌株的氮代謝途徑(氨氮代謝、硝氮代謝)仍然尚不清晰,且在菌株進(jìn)行好氧反硝化過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的亞硝酸鹽積累問(wèn)題。本文針對(duì)該問(wèn)題繼續(xù)展開了深入的研究。從機(jī)理研究入手,解析了菌株T13進(jìn)行好氧反硝化作用的分子生物學(xué)機(jī)制,揭示了菌株對(duì)不同氮素(氨氮、硝氮)的多種代謝途徑�；诖�,提出了控制代謝過(guò)程中亞硝酸鹽積累的控制方法。開展了好氧反硝化作用的分子生物學(xué)機(jī)制研究。對(duì)菌株T13的全基因組進(jìn)行測(cè)...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 生物脫氮技術(shù)概述
    1.2 好氧反硝化作用的發(fā)現(xiàn)
    1.3 好氧反硝化作用的研究進(jìn)展
        1.3.1 好氧反硝化菌株的篩選及系統(tǒng)進(jìn)化分布
        1.3.2 好氧反硝化作用的影響因素及產(chǎn)物積累
        1.3.3 好氧反硝化與異養(yǎng)硝化的耦合作用
        1.3.4 好氧反硝化作用的相關(guān)功能酶及其編碼基因
        1.3.5 好氧反硝化作用的動(dòng)力學(xué)模型
        1.3.6 好氧反硝化作用的電子傳遞過(guò)程及作用機(jī)制
        1.3.7 好氧反硝化技術(shù)的應(yīng)用
    1.4 課題來(lái)源、研究意義和研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 課題來(lái)源
        1.4.2 課題研究意義
        1.4.3 主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線
第2章 材料與方法
    2.1 菌株來(lái)源及培養(yǎng)方法
        2.1.1 菌株來(lái)源
        2.1.2 培養(yǎng)基
        2.1.3 菌株培養(yǎng)方法
    2.2 全基因組測(cè)序及分析
        2.2.1 DNA提取方法
        2.2.2 全基因組測(cè)序
        2.2.3 代謝通路分析方法
    2.3 RT-qPCR試驗(yàn)
        2.3.1 菌株培養(yǎng)條件
        2.3.2 RNA提取方法
        2.3.3 反轉(zhuǎn)錄方法
        2.3.4 Real-time PCR方法
    2.4 菌株T13 的氮代謝途徑研究的試驗(yàn)方法
        2.4.1 氨氮代謝途徑的研究方法
        2.4.2 初始氨氮濃度對(duì)氨氮同化作用的影響試驗(yàn)條件
        2.4.3 碳氮比對(duì)氨氮同化作用的影響試驗(yàn)條件
        2.4.4 溶解氧對(duì)氮代謝作用的影響試驗(yàn)條件
        2.4.5 硝酸鹽代謝途徑的研究方法
        2.4.6 混合氮源代謝途徑的研究方法
        2.4.7 氮平衡計(jì)算方法
        2.4.8 氮素的同化率和反硝化率(異化率)的計(jì)算方法
    2.5 亞硝酸鹽積累控制試驗(yàn)方法
        2.5.1 溶解氧控制方法及試驗(yàn)條件
        2.5.2 固定化方法及試驗(yàn)條件
        2.5.3 進(jìn)水硝酸鹽濃度控制方法及試驗(yàn)條件
        2.5.4 進(jìn)水氨氮濃度控制方法及試驗(yàn)條件
    2.6 檢測(cè)指標(biāo)及測(cè)定方法
第3章 PSEUDOMONAS STUTZERI T13 的氮代謝功能基因
    3.1 引言
    3.2 菌株T13 的脫氮功能基因和氮代謝途徑解析
        3.2.1 菌株T13 的氮代謝相關(guān)基因
        3.2.2 菌株T13 的氮代謝通路總述
    3.3 菌株T13 的碳代謝途徑解析
        3.3.1 糖酵解途徑
        3.3.2 三羧酸循環(huán)途徑
        3.3.3 芳香族化合物降解途徑
    3.4 菌株T13 的氮代謝功能基因的轉(zhuǎn)錄機(jī)制
        3.4.1 不同氮源條件下菌株T13 對(duì)氮化合物的生物轉(zhuǎn)化
        3.4.2 異化硝酸鹽還原酶編碼基因的轉(zhuǎn)錄
        3.4.3 異化亞硝酸鹽還原酶編碼基因的轉(zhuǎn)錄
        3.4.4 一氧化氮還原酶編碼基因的轉(zhuǎn)錄
        3.4.5 一氧化二氮還原酶編碼基因的轉(zhuǎn)錄
        3.4.6 同化硝酸鹽還原酶編碼基因的轉(zhuǎn)錄
        3.4.7 同化亞硝酸鹽還原酶編碼基因的轉(zhuǎn)錄
        3.4.8 氮代謝基因之間的轉(zhuǎn)錄情況對(duì)比
    3.5 本章小結(jié)
第4章 PSEUDOMONAS STUTZERI T13 的氮轉(zhuǎn)化途徑
    4.1 引言
    4.2 菌株T13 對(duì)氨氮的代謝途徑
        4.2.1 菌株生長(zhǎng)與碳源消耗
        4.2.2 氨氮的生物轉(zhuǎn)化與歸趨
        4.2.3 氮平衡計(jì)算
    4.3 氨氮同化作用的影響因素
        4.3.1 初始氨氮濃度對(duì)氨氮同化效能的影響
        4.3.2 碳氮比對(duì)氨氮同化效能的影響
        4.3.3 菌株T13 在好氧和厭氧條件下的氨氮同化效能
    4.4 菌株T13 對(duì)硝酸鹽的代謝途徑
        4.4.1 菌株的生長(zhǎng)情況
        4.4.2 硝酸鹽的生物轉(zhuǎn)化與歸趨
        4.4.3 氮平衡計(jì)算
        4.4.4 有氧呼吸作用對(duì)硝酸鹽代謝的影響
        4.4.5 菌株T13 對(duì)硝酸鹽的同化和異化協(xié)同代謝
    4.5 菌株T13 對(duì)混合氮素的代謝途徑
        4.5.1 菌株的生長(zhǎng)情況
        4.5.2 氮素的生物轉(zhuǎn)化與歸趨
        4.5.3 氮平衡計(jì)算
        4.5.4 有氧呼吸對(duì)混合氮源的代謝途徑的影響
        4.5.5 菌株T13 對(duì)混合氮素的同化和異化協(xié)同代謝
    4.6 本章小結(jié)
第5章 PSEUDOMONAS STUTZERI T13 代謝過(guò)程中亞硝酸鹽積累的控制方法
    5.1 引言
    5.2 調(diào)節(jié)溶解氧對(duì)亞硝酸鹽積累的控制
        5.2.1 溶解氧對(duì)硝酸鹽還原效能的影響
        5.2.2 溶解氧對(duì)亞硝酸鹽還原效能的影響
        5.2.3 亞硝酸鹽積累的低氧控制
        5.2.4 亞硝酸鹽積累的變氧控制
        5.2.5 溶解氧對(duì)亞硝酸鹽積累的影響機(jī)制
    5.3 利用固定化作用對(duì)亞硝酸鹽積累的控制
        5.3.1 固定化作用對(duì)亞硝酸鹽還原效能的促進(jìn)作用
        5.3.2 固定化作用對(duì)好氧反硝化脫氮效能的促進(jìn)作用
        5.3.3 固定化細(xì)胞脫氮效能的穩(wěn)定性
        5.3.4 固定化作用對(duì)亞硝酸積累的影響機(jī)制
    5.4 調(diào)節(jié)進(jìn)水硝酸鹽濃度對(duì)亞硝酸鹽的積累的控制
        5.4.1 硝酸鹽濃度對(duì)菌株生長(zhǎng)的影響
        5.4.2 硝酸鹽濃度對(duì)硝酸鹽還原效能的影響
        5.4.3 硝酸鹽濃度對(duì)亞硝酸鹽積累量的影響
        5.4.4 硝酸鹽濃度對(duì)好氧反硝化效能的影響
        5.4.5 硝酸鹽濃度對(duì)亞硝酸鹽積累的影響機(jī)制
    5.5 調(diào)節(jié)進(jìn)水氨氮濃度對(duì)亞硝酸鹽積累的控制
        5.5.1 氨氮濃度對(duì)氨氮同化效能的影響
        5.5.2 氨氮濃度對(duì)菌株生長(zhǎng)的影響
        5.5.3 氨氮濃度對(duì)亞硝酸鹽積累的影響
        5.5.4 氨氮濃度對(duì)亞硝酸鹽積累的影響機(jī)制
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3761998