处理垃圾渗滤液复合式膜生物反应器中微生物群落结构的演变和分析

为了揭示复合式膜生物反应器中微生物群落结构多样性的演变过程,为改进工艺提供依据,分别3次从反应器混合液中和生物膜上采集样品并提取样品的微生物总DNA, 然后使用V6-V8区引物对(GC968F/1492R)进行PCR扩增,最后用PCR扩增产物进行变性梯度凝胶电泳(DGGE).DGGE分析表明,在反应器运行初期微生物群落结构变化较大;在整个反应器运行过程中,微生物群落多样性较高;在该系统中,由于有生物填料的存在,可能存在厌氧微环境,所以在该反应器中可能存在短程脱氮和同步脱氮.在反应器运行约2个月时,出现的一些菌群是膜污染物产生和累积的主要因素.     

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.     

单级自养脱氮反应器效能与微生物群落结构的相关性

于稳定运行但效能有明显差异的2套序批式生物膜反应器单级自养脱氮系统,研究了微生物群落结构的PCR—DGGE、real—timePCR等现代分子生物学特点及其运行效能与之的相关性。结果表明：运行效能好的反应器活性污泥及生物膜浓度较高,微生物群落结构差异较大,二者相似性为58．3％,溶解氧在活性污泥及生物膜内的分布特点为各类微生物及其代谢创造了良好环境,系统中好氧氨氧化菌AOB及厌氧氨氧化菌ANAMMOXz在数量上绝对占优,各类细菌的协同代谢使系统总氮去除率达到80％以上。运行效能相对较差的反应器,由于在反应器启动过程中没有将亚硝酸氧化菌NoB完全“洗脱”,系统中出现NO3-积累,且系统挂膜不理想,生物膜浓度低,生物膜与活性污泥微生物群落结构相似性为100％,优势功能菌单一,从而造成运行效能较低,总氮去除率仅为20％～30％。维持SBBR自养脱氮系统微生物群落结构的稳定及平衡性,生物膜是关键性因素。     

常温CANON反应器内微生物群落结构及生物多样性

为研究基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)工艺中微生物群落结构及种属特征,从常温条件下稳定运行的CANON反应器中采集生物膜样品,并基于聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,分别对总细菌、氨氧化细菌和厌氧氨氧化菌进行群落结构解析.结果表明:反应器中与亚硝化作用有关的功能菌为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌属(Nitrosospira),与厌氧氨氧化作用有关的功能菌是Candidatus Brocadia属和CandidatusKuenenia属,未检测到亚硝酸盐氧化细菌,且系统内氨氧化细菌的生物多样性明显高于厌氧氨氧化菌.此外,反应器中还存在其他微生物,如Shewanella 、Pseudomonas 、lgnatzschineria、Dechloromonas以及属于Clostridia、α-Proteobacteria、Bacillales的uncultured bacteium等.     

BEAC工艺中微生物群落变化和种群稳定性

为了解生物增强活性炭(BEAC)上微生物群落变化和种群的稳定性,从运行13 d、26 d和39 d的BEAC炭柱的上层、中层、下层进行取样,通过细胞裂解来获取基因组DNA,纯化后,用对细菌16S rDNA基因V3区具有特异性的通用引物F357-GC和R518对其进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,得到长约250 bp的PCR产物.用变性梯度凝胶电泳(DGGE)对PCR产物进行分离,获得炭柱内微生物群落的16S rDNA基因V3区的指纹图谱.研究表明:随着反应器的运行,活性炭柱内微生物的群落结构、种类以及数量都具有时序动态性;原水带入的其他菌的种类和数量不断减少;人工强化固定的5株菌一直存在,它们在空间上呈现不同的分布,这些菌经历了动态的演替后,逐渐成为优势菌群,群落结构趋于稳定.固定化菌群的稳定性从根本上保证了整个系统的运行和处理效果的稳定性.     

MBR-CANON工艺处理生活污水的快速启动及群落变化

为研究全程自养脱氮工艺(CANON)处理生活污水的可行性,在常温膜生物反应器（MBR）中,保持进水氨氮不变,采用逐渐缩短水力停留时间(HRT)的策略在限氧条件下快速富集氨氧化菌(AOB),之后减小曝气量并进一步缩短HRT富集厌氧氨氧化菌(anammox),并通过DGGE技术分析不同阶段的种群变化．结果表明：CANON工艺在78 d内成功启动,总氮去除率达80％,总氮去除负荷RNR达0.95 kg·m-3·d-1;将该工艺应用于生活污水的处理,实现了COD和氨氮的同时高效去除;微生物群落发生了较大变化,稳定运行的反应器中氨氧化细菌为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),厌氧氨氧化菌为Candidatus Kuenenia stuttgariensis．MBR-CANON工艺可以有效应用于常温生活污水的脱氮．     

气升一体式膜生物反应器同步硝化反硝化研究

为克服传统膜生物反应器脱氮工艺的弊端,实现脱氮基础上的有效节能,构建了气升一体式膜生物反应器,并从宏观和微观脱氮理论出发,对其脱氮形成过程及机理进行了分析研究.实验结果表明,传统活性污泥-膜生物反应器(CAS-MBR)在适当曝气条件下,反应器内DO在垂直方向存在梯度,宏观上能够有效实现对TN的去除,平均去除率为45.5%;复合生物-膜生物反应器(HB-MBR)由于填料上所挂生物膜内外分别存在缺氧和好氧环境,在宏观脱氮的基础上,有效实现了微观脱氮,对TN的平均去除率提高为57.4%,并改善了生物系统的稳定性;曝气强度是制约DO大小和分布的最主要因素,曝气强度控制在50～70 m3/(m2·h)时,TN去除率稳定在48.1%～54.0%,实现了较好的脱氮效果.     

MBR+蠕虫反应器膜污染特征及微生物群落结构

为研究针对MBR+蠕虫反应器工艺中蠕虫捕食对膜污染的影响,在常温下分别平行运行MBR+蠕虫反应器(R1)和作为对照系统的MBR+空白蠕虫反应器(R2).监测R1工艺中MBR(S-MBR)和R2工艺中MBR(C-MBR)的跨膜压力(pTM),检测污泥混合液及泥饼层微生物代谢产物的变化.利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析S-MBR和C-MBR中微生物种类和分布.结果表明:S-MBR的膜污染周期为90 d,C-MBR的膜污染周期为28~37 d,蠕虫捕食导致S-MBR中SMP和EPS的多糖和蛋白质减少.S-MBR膜丝表面是微生物菌群Alphaproteobacterium,Betaproteobacterium,Deltaproteobacterium和Geobacter,而C-MBR膜丝表面是微生物菌群Azorhizobium,Rhodobacter,Gammaproteobacterium和Flavobacteria,对MBR膜污染进程起主要作用.Caldilinea可能与S-MBR膜污染减轻有关.蠕虫捕食可改变微生物群落结构,减缓S-MBR膜污染.     

有机碳源对SNAD工艺脱氮性能及微生物种群结构的影响

为考察不同有机碳源质量浓度对亚硝化的全程自养脱氮工艺(SNAD)脱氮性能的影响,将该工艺应用到生活污水的处理中,采用MBR反应器,以葡萄糖作为有机物来源,通过逐步增大COD来实现,并运用PCR-DGGE技术研究了微生物种群结构的变化.反应器运行结果和DGGE图谱分析表明:碳氮比为0~2时,COD的增加不会抑制AOB和Anammox菌,AOB和Anammox菌的菌属种类不受影响,反而通过反硝化作用提高氮去除负荷.总氮去除率和氮去除负荷分别为67%和0.34 kg/(m3·d)左右.碳氮比为3~4及生活污水运行条件下,Anammox菌不受影响,AOB的活性受到抑制,菌属种类减少,脱氮效率下降.生活污水运行阶段,总氮去除率和氮去除负荷平均分别为73%和0.17 kg/(m3·d).Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis一直是反应器内的优势菌属,共同完成脱氮过程.     

TISTD反应器中的菌群结构及生态变化

以两相一体式污泥浓缩消化反应器（Two-phase Integrated Sludge Thickening andDigestion reactor,TISTD）为对象,研究了反应器稳定运行期间菌群结构及反应器负荷改变时其内部生态结构的变化。在以30%的投配率稳定运行时,从产酸相和产甲烷相分别取样、培养和分离出20株优势菌属。选取其中6株进行了16S rDNA序列分析,分属于芽孢杆菌属、产甲烷螺菌属和产甲烷球菌属。在投配率分别为10%、20%、30%以及启动期和系统崩溃期5个时期采取10组样品,对其污泥进行DNA提取、纯化和16S rDNA PCR扩增及温度梯度凝胶电泳（Temperature gradientgel electrophoresis,TGGE）电泳检测等。结果表明：中温下反应器中微生物菌群呈多样性分布,生态系统复杂稳定,维持了反应器的正常功能;反应器不同负荷时期污泥DNA提取及扩增效果良好;TGGE图谱分析表明,投配率20%、30%时的群落结构相似度最高,污泥中生物含量丰富,支撑了TISTD在污泥浓缩下良好的消化效果。     

一株碱性果胶酶高产菌株的筛选与鉴定

对天津盐碱地土壤样品中分离筛选的碱性果胶酶高产菌株进行生理生化及分子生物学鉴定,确定其生物学分类地位。以果胶为底物从土壤中筛选碱性果胶酶生产菌株,对复筛获得的菌株L520进行16SrDNA基因测序和分析,结合Biolog微生物鉴定系统完成L520的菌种鉴定;常规的生理生化反应鉴定进一步阐明该菌株的生理生化特性。菌株L520在LB培养基上培养10 h左右产中生芽孢,能利用葡萄糖、甘露醇、木糖为碳源进行生长,降解淀粉,水解酪蛋白但不水解酪氨酸;16SrDNA（NCBI登陆号FJ906822）结果显示该菌株与枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等有99%的相似性,Biolog鉴定系统中菌株L520培养16~24 h与Bacillus subtilis A相关数据为PROB 99%,SIM 0.853,DIST 2.06。该碱性果胶酶高产菌株分类学上属于芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌,命名为Bacillus subtilis L520,碱性果胶酶发酵活性达到45 U/mL。     

HPV16 L1基因的PCR扩增、纯化和酶切鉴定

用重组DNA技术获取人乳头瘤病毒(HPV)16型晚期基因L1.以提取的宫颈癌细胞株Caski细胞总DNA为模板,设计一对L1基因特异引物,用PCR方法扩增HPV16 L1重组基因,用柱层析技术纯化和酶切初步鉴定HPV16 L1重组基因.该方法不仅可以扩增出HPV16 L1重组基因,用层析技术纯化HPV16 L1重组基因,还能通过酶切鉴定PCR产物HPV16 L1全长基因,为HPV感染的检测诊断和宫颈癌疫苗的制备奠定基础.     

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.     

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。     

有机负荷对缺氧-好氧MBR系统的影响

为了考察缺氧-好氧MBR系统深度处理生活污水的效能,以实际生活污水为处理对象,研究不同有机负荷(分别为315.8、407.5、507.7g·m-3·d-1,以COD计)对缺氧-好氧MBR系统去除有机污染物和脱氮能力的影响,并借助聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和16SrDNA等分子生物学方法研究系统内微生物种群结构的变化.研究结果表明,有机负荷的提高使整个系统对COD的去除率从65.9%提高到85.95%,总氮去除率从18.5%提高到69.5%;但是有机负荷对氨氮去除的影响不大.缺氧-好氧MBR系统在实现低有机碳源下总氮的去除和污泥减量化方面具有一定优势.此外,进水有机负荷对系统内微生物种群结构有较大影响,在中等有机负荷(400g·m-3·d-1)下MBR的Shannon指数达到最大值(0.95),此时脱氮菌成为优势菌种,系统运行稳定且效能最高.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器中的混合液特性

通过引入驯化成熟的好氧颗粒污泥,研究膜生物反应器处理模拟生活污水过程中好氧颗粒污泥特性及好氧颗粒污泥微观结构.研究结果表明:好氧颗粒污泥膜生物反应器中总污泥浓度随运行时间的延长而增加,而好氧颗粒污泥浓度却降低,絮状污泥浓度呈稳步增加趋势.反应器内好氧颗粒污泥趋于小粒径化,由初始的3 mm降至2 mm,颗粒污泥的沉降性能恶化.污泥混合液中存在高浓度的胞外多聚物和溶解性有机物,且随反应器运行时间的延长而显著增加.溶解性有机物浓度随时间的变化趋势与胞外多聚物相同.通过电镜观察,好氧颗粒污泥外部为好氧区,内部为厌氧区,表面微生物以丝状菌为主,内部以长杆菌为主.     

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。