基于城市污水好氧颗粒污泥脱氮除磷系统种群多样性研究

采用16S rDNA克隆文库方法对城市污水脱氮除磷好氧颗粒污泥的细菌种群进行了多样性研究.从16S rDNA克隆文库中随机挑选110个克隆子测序并进行了BLAST比对.结果表明:好氧颗粒污泥序批式反应器(GSBR)系统中细菌群落具有高度多样性,包含14个类群,优势细菌类群为Proteobacteria类群(变形菌类群),占85.18%;细菌类群优势顺序为β-Proteobacteria、α-Proteobacteria、γ-Proteobacteria、uncultured Bacteroidetes、Candidatedivision TM7、δ-proteobacterium、Firmicutes、Planctomycetacia、Actinobacteria、Sphingobacteria、Flavobacteria、Cytophagia、Uncultured bacterium和Uncultured anaerobic bacterium.初步分析了不同细菌类群在脱氮除磷系统中的作用,其中,Proteobacteria纲中部分为聚磷菌,Acidovorax sp.、Planctomycetacia、Cytophagia、Flavobacteria对氮的脱除均有一定作用.     

晚期垃圾渗滤液MBR亚硝化系统中细菌及功能菌的多样性

为了处理晚期垃圾渗滤液,利用膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)实现了稳定亚硝化.分别构建总细菌通用克隆文库和针对亚硝化功能菌氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)的功能基因——amo A基因的克隆文库,来研究稳定期亚硝化系统中微生物多样性.从16S r DNA克隆文库中随机挑选82个阳性克隆子进行序列测定,将测序结果与Genbank中已有模式菌株的序列进行比对后发现,亚硝化系统中主要有4个优势菌群,分别是Proteobacteria类群(64.65%)、未培养菌(uncultured bacterium)类群(18.3%)、Bacteroidetes类群(9.76%)、Firmicutes类群(7.32%).构建针对AOB的amo A功能基因的克隆文库,从文库中挑选73个阳性克隆子进行序列测定,经序列比对后发现在系统中仅检测到了亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和未培养菌,分别占41.1%和58.9%.这表明系统中起到亚硝化作用的微生物种群主要是亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas).此外,未培养细菌的大量存在表明,系统中还存在着丰富的微生物资源等待进一步的开发利用.     

膜生物反应器处理晚期垃圾渗滤液亚硝化性能及其抑制动力学分析

为了处理晚期垃圾渗滤液,利用膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）实现了稳定亚硝化.分别构建总细菌通用克隆文库和针对亚硝化功能菌氨氧化菌（ammonia oxidizing bacteria,AOB）的功能基因——amoA基因的克隆文库,来研究稳定期亚硝化系统中微生物多样性.从16S rDNA克隆文库中随机挑选82个阳性克隆子进行序列测定,将测序结果与Genbank中已有模式菌株的序列进行比对后发现,亚硝化系统中主要有4个优势菌群,分别是Proteobacteria类群（64.65%）、未培养菌（uncultured bacterium）类群（18.3%）、Bacteroidetes类群（9.76%）、Firmicutes类群（7.32%）.构建针对AOB的amoA功能基因的克隆文库,从文库中挑选73个阳性克隆子进行序列测定,经序列比对后发现在系统中仅检测到了亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）和未培养菌,分别占41.1%和58.9%.这表明系统中起到亚硝化作用的微生物种群主要是亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）.此外,未培养细菌的大量存在表明,系统中还存在着丰富的微生物资源等待进一步的开发利用.

     

厌氧活性污泥PCR-DGGE图谱的优化

针对特种污泥PCR-DGGE图谱的优化一直是微生物分子生态学研究的重点.在反硝化抑制硫酸盐还原菌的研究中,研究厌氧硫酸盐还原污泥和反硝化污泥DNA的提取方法,应用通用引物958F/1401R扩增16S rDNA序列,探讨不同的退火温度对DGGE指纹图谱多样性影响,同时采用时间进程法对DGGE图谱进行优化.结果表明,采用PBS洗涤污泥和超声震荡有利于硫酸盐还原污泥DNA提取;采用958F/1401R为引物时,扩增片段大约500 bp,不同的退火温度对DGGE指纹图谱的多样性影响不显著;采用时间进程法可以很好地再现不同电泳阶段对样品的分离效果,最佳变性剂梯度为40%～60%,在130 V电压下,最佳电泳时间为5 h.     

一株生孢噬纤维细菌的16S rDNA 基因序列分析

利用双层平板法从土壤中分离获得了一株能够降解纤维素的好氧性滑动细菌--生孢噬纤维细菌Sporocytophaga sp.JL02,通过菌株基因组DNA的提取、16S r DNA的PCR扩增及克隆、16S r DNA的全序列分析等手段,对该菌株的16S rDNA的基因序列进行了研究.通过扩增,得到了一长度为1560bp的16S rDNA的基因,并对其基因序列进行了分析.     

养殖河鱼屯肠道细菌16S rDNA多样性分析

从养殖河鱼屯肠道内容物中提取细菌基因组DNA,通过PCR和TA克隆构建了细菌的16SrDNA基因文库研究肠道内容物细菌的多样性。结果表明,大部分序列通过NCBI数据库的BLAST搜索发现相似率为88%~99%,共有8个OTUs的序列相似率小于98%;鉴定出4类系统发育菌群,分别是变形菌门γ亚群(Gamma-Proteobacteria,44.8%)、CFB菌群细菌(Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides,6.9%),厚壁菌门(Firmicutes,13.8%)、Unclassified group(34.5%),其中变形菌门γ亚群为肠道内容物中的优势细菌类群。文库多样性分析结果显示养殖河鱼屯肠道内容物中有着丰富的细菌多样性群落。     

大连海湾仿刺参肠道细菌多样性的16S rDNA分析

采用构建16SrDNA克隆文库的方法对大连湾仿刺参肠道中的细菌进行了多样性研究,NCBI数据库中序列的Blast比对结果表明,大连湾仿刺参肠道细菌具有高度多样性。挑取149个阳性克隆子,经HinfⅠ和HaeⅢ限制性内切酶谱型分析后得到36个可操作分类单元(OTUs)进行序列测定,克隆文库库容覆盖率为75.8%,结果是大连湾仿刺参肠道细菌分属于14种(属),主要为弧菌(Vibiro),优势菌群为Proteobacteria,占86.1%。用CLUSTAL X软件对36个OTUs序列和NCBI基因库中最相似的序列进行分析,应用MEGA 4软件中neighbor-joining方法构建系统发育树,确定大连湾仿刺参肠道细菌与已知菌之间基因系统进化关系。     

长白山湿地细菌群落结构分析及优势菌株鉴定

对长白山北坡和西坡不同湿地的土壤细菌的群落结构及优势菌株进行了总体研究.采用PCR-DGGE分子生物学技术,对湿地土壤样品中总DNA的16S rDNA的V3区进行PCR扩增,通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)对扩增产物进行分离.回收了26个清晰的条带,对其中19个特征性条带进行了测序,除了条带12、13、16为可培养的微生物外,其他16个条带都是不可培养微生物.通过传统培养法,利用MIDI微生物鉴定系统,对8种可培养的最优势菌株进行了分析,各菌种分别为Bacillus sp., Bacillus licheniformis, Virgibacillus pantothenticus, Bacillus cereus, Micrococcus luteus, Paenibacillus alginolyticus, 优势菌株间的相似性水平较低.     

超声波破碎法提取活性污泥DNA及其DGGE分析

为快速提取活性污泥中的微生物DNA,进一步应用于变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析其群落结构,采用细胞超声波破碎法直接提取反应器活性污泥DNA,以16S rRNA V3区域通用引物进行PCR扩增,随后利用DGGE技术对扩增产物的多样性进行评估.结果表明,超声波破碎法可以快速地提取活性污泥DNA,用超声波破碎法提取到的活性污泥克服了PCR扩增困难的问题.在一定的超声波功率下,超声时间对DNA产率、PCR扩增效率和DGGE分析均有很大影响,实验的最佳超声时间为27 s.DGGE分析表明,用该法提取到的DNA种类较为丰富,多样性较好,种群强度最高能达到0.7 OD,能够进一步应用于群落结构分析.     

基于高通量测序的寒地沼气池微生物群落解析

为实现寒地沼气发酵系统高效、稳定运行,应建立基于沼气发酵微生物群落的复合调控策略．本研究耦合454高通量测序和PCR-DGGE分析方法,对北方规模最大的海林农场沼气池内细菌及产甲烷古菌群落结构进行解析．取沼气池稳定运行期沼液样品,分析系统内微生物群落多样性．结果显示,共获得1 297条高质量微生物序列,在属和种的分类水平上,至少存在581个细菌属和666个细菌种．优势菌群有Firmicutes、 Bacteroidetes 及Proteobacteria,相对丰度分别为46.39％、21.41％和18.98％．优势属(相对丰度>5.0％)包括Proteiniphilum、Spirochaeta和Wolinella．DGGE分析结果表明,产甲烷古菌包括Methanocorpusculum sp.、Methanosaeta sp.、Methanobacterium sp.及Methanosarcina sp.．,表明沼气池的产甲烷途径以乙酸代谢类型为主,水解、酸化过程主要由来自动物消化系统内的细菌完成．