堆肥过程中碳氮代谢相关基因表达及细菌多样性的研究

发布时间：2018-06-03 16:51

  本文选题：堆肥 + 碳氮代谢　； 参考：《广西大学》2015年硕士论文

【摘要】：利用微生物作用好氧发酵处理有机固体废弃物生产有机肥料是环境保护中废弃物处理与处置的一种有效方式。实验采用自行设计堆肥系统,采用两种不同强制通气方式(罐体内嵌式通气和整体式通气),以牛粪和甘蔗叶为原料进行好氧堆肥,测定堆肥过程中堆体理化参数变化,并结合分子生物学方法荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)技术对碳氮代谢相关基因表达进行分析和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对细菌群落多样性进行研究。理化参数测定结果表明,罐体内嵌式通气与整体式通气方式堆肥均在第4天达到最高温度,分别为57.0℃和53.4℃；有机质含量分别下降为49.10%和46.22%;铵态氮含量均呈现出先上升后下降最后趋于平稳的趋势；最终硝态氮含量分别达到1099.67mg/kg和1143.96mg/kg。采用实时荧光定量PCR技术对两种不同强制通气方式堆肥过程中细菌总量和碳氮代谢相关基因表达,包括细菌16S rDNA,β-glucosidase, amoA, nxrB1基因进行了定量分析,并对比研究了发酵过程中理化参数及堆体中碳氮代谢相关基因表达。实验结果表明,在堆肥过程中,罐体内嵌式通气发酵堆体细菌总量大于整体式通气发酵；罐体内嵌式通气与整体式通气发酵中P-glucosidase基因拷贝数分别在堆肥第7天与第4天达到最大值,该数值分别是堆肥第1天的4.0倍和6.2倍,表明发生强烈生物降解作用,碳代谢活动剧烈；AOB在强制通风好氧发酵的高温期含量极少,直至腐熟期才大量积累,导致大量铵态氮转化为氨气造成氮损失；高温对nxrB1基因表达有严重阻碍作用,在腐熟阶段罐体内嵌式通气方式发酵中nxrB1基因优先于整体式通气发酵表达并达到峰值。通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对罐体内嵌式通气和整体式通气堆肥过程中细菌群落多样性进行研究,以细菌16SrDNA基因片段PCR扩增产物为DGGE分析对象。实验结果表明,随着堆肥进行,细菌群落在各个时期不断演替,部分细菌直至发酵后期才出现,而部分细菌在整个堆肥过程始终存在,发生了较大的演替变化：罐体内嵌式通气堆肥的细菌多样性比整体式通气堆肥更丰富。
[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，

本文编号：1973497