云南热带和亚热带户用沼气池的原核微生物多样性比较研究

发布时间：2020-11-22 10:13

　　 目前，人们对不同地理区域及气候条件下的沼气发酵系统中的微生物群落结构、组成与动态，以及其与环境生物与非生物因子的相关性认识有限，即对沼气发酵系统的生态学基本问题认识不够全面。为此针对上述问题，结合云南沼气发酵应用的独特地理、气候优势与特征，以及良好的前期工作基础，本文采用免培养的微生物分子生态学方法与技术（PCR-DGGE技术和16S rRNA基因克隆文库技术），系统地比较分析了云南热带、亚热带代表性气候区域的农村户用沼气池中的原核生物群落结构、组成与动态，并分析了其与环境生物与非生物因子的相关性，进而探讨了影响不同沼气池中原核生物群落时空动态的主要因素，以及不同沼气池中微生物类群存在差异的原因。具体研究内容、研究结果如下： ⑴DGGE初步分析户用沼气池原核微生物多样性：采用DGGE对云南热带（景洪）和亚热带（建水）的户用沼气池活性污泥进行了原核微生物多样性的初步分析，分析结果显示：细菌比古菌具有更丰富的多样性，同一气候区域的沼气池古菌多样性差异小于细菌，亚热带（建水）的沼气池细菌多样性差异和古菌多样性差异均小于热带（景洪）；不同气候区域的沼气池细菌和古菌的多样性因取样沼气池发酵状态、原料、进料情况、启用时间等的不同而呈现不同的聚类情况，细菌多样性的差异可能主要与发酵原料、启用时间、池温等因素有关，而古菌多样性差异受发酵参数影响较小。此外发酵液中仅COD含量与沼气池中古菌的多样性呈负相关，其他理化因子对细菌古菌多样性影响较小。 ⑵16S rRNA基因克隆文库技术分析农村户用沼气池原核微生物多样性：采用16S rRNA基因克隆文库技术对云南（北）热带和（南）亚热带代表性沼气池样品的细菌和古菌多样性进行了深入的研究，结果表明：两个气候区域的农村户用沼气池均具有丰富的古菌和细菌多样性，且细菌的多样性明显高于古菌；经分析统计两个气候区域的沼气发酵系统中大部分细菌均为未培养细菌，优势细菌类群是拟杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门和变形菌门；古菌主要的优势类群是甲烷八叠球菌目的鬃毛甲烷菌属；此外，还检测到少量未培养的泉古菌门细菌；沼气池细菌和古菌的多样性因发酵原料、启用时间、COD含量等因素的影响而存在差异。 ⑶不同季节不同发酵状态的户用沼气池原核微生物多样性初步分析：①采用显微镜直接计数法对不同季节（冬季和夏季）下不同气候区域（景洪和建水）不同发酵状态（发酵正常和不正常）的农村户用沼气池中的微生物进行了计数和形态的观察，结果显示：不正常发酵样品的微生物数量明显多于正常发酵样品，夏季样品的微生物数量多于冬季样品；②采用DGGE对其细菌和古菌的多样性变化进行了初步监测和比较，结果显示：不同气候区域、不同季节（冬季和夏季）、发酵正常与不正常的的样品之间存在一定的差异和联系，影响沼气池是否发酵正常的可能主要是细菌，而非古菌。 以上实验结果一方面为云南各代表性区域高效沼气发酵系统的设计与建立提供理论指导，另一方面为云南沼气发酵相关微生物资源的收集、保藏、研究与利用奠定基础。
【学位单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S216.4
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 概述
    1.1 选题背景
        1.1.1 沼气发酵微生物
        1.1.2 沼气发酵微生物研究进展
        1.1.3 云南代表性气候区域的农村户用沼气池
    1.2 研究方法
        1.2.1 DGGE
        1.2.2 16S rRNA 基因克隆文库技术
    1.3 选题的提出、研究内容、目的和意义
        1.3.1 选题的提出
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线
第2章 户用沼气池样点及样品信息
    2.1 样品采集与保存
        2.1.1 样品采集
        2.1.2 样品保存
    2.2 样点描述
        2.2.1 地理位置
        2.2.2 气候条件
        2.2.3 周围植被
    2.3 样品的基本信息
    2.4 发酵液理化性质
    2.5 本章小结
第3章 DGGE 初步分析户用沼气池原核微生物多样性
    3.1 材料和方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验方法
        3.1.3 分析方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 样品总 DNA 的提取
        3.2.2 16S rRNA 基因 V3 高变区的扩增
        3.2.3 变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析
        3.2.4 DGGE 条带多样性与理化因子的相关性分析
    3.3 讨论
        3.3.1 DGGE 聚类分析结果
        3.3.2 DGGE 条带多样性与理化因子的相关性
        3.3.3 克隆文库代表性样品确定
        3.3.4 分析方法
    3.4 本章小结
第4章 16S rRNA基因克隆文库技术分析农村户用沼气池原核微生物多样性
    4.1 材料和方法
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验方法
        4.1.3 分析方法
    4.2 结果与分析
        4.2.1 16S rRNA 基因片段的 PCR 扩增、纯化
        4.2.2 16S rRNA 基因克隆序列多样性分析
    4.3 讨论
        4.3.1 沼气池原核微生物多样性
        4.3.2 分析方法
    4.5 本章小结
第5章 不同季节不同发酵状态的户用沼气池原核微生物多样性初步分析
    5.1 样品中细菌的显微镜直接计数
        5.1.1 实验原理
        5.1.2 材料与方法
        5.1.3 结果与分析
        5.1.4 讨论
    5.2 DGGE 初步分析样品中的原核微生物多样性
        5.2.1 实验材料与方法
        5.2.2 结果与分析
        5.2.3 讨论
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和研究成果
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 崔晓龙,徐丽华,文孟良,李铭刚,李一青,李文均,彭谦,姜成林;未培养微生物资源[J];微生物学通报;2005年03期

本文编号：2894542