乌鳢养殖围隔沉积物中厌氧氨氧化菌群落结构及与环境因子的关系

发布时间：2020-11-07 12:03

　　 高密度集约化的淡水养殖模式中氮污染已成为淡水养殖健康发展的瓶颈之一。当前的淡水养殖迫切需要寻找一种快速有效的脱氮方法来解决养殖水体的氮污染问题。近年新发现的厌氧氨氧化菌具有脱氮能力,而且无需添加外来碳源,反应产物没有二次污染,其脱氮反应可成为解决养殖系统氮污染的一种有效途径。实验首先利用聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对广东南沙区乌鳢(Snakehead)养殖池塘围隔中沉积物的微生物群落结构进行了调查,以期了解淡水养殖池塘沉积物中是否存在厌氧氨氧化菌(Anammox)以及其生存环境中的微生物群落结构特征;然后运用高通量测序技术深度测序,获得乌鳢养殖围隔沉积物中厌氧氨氧化菌的群落结构信息,并与测定的沉积物环境因子的进行相关性分析,获得影响养殖系统厌氧氨氧化菌群落结构的关键环境因子,为后续养殖系统利用厌氧氨氧化菌降低养殖氮污染提供基础数据。实验通过PCR-DGGE对乌鳢养殖围隔沉积物中微生物群落进行分析,得出乌鳢养殖围隔沉积物中存在厌氧氨氧化菌,占克隆序列的2%。乌鳢养殖围隔沉积物中微生物群落结构主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、浮霉菌门(Planctomycetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)组成。在养殖过程中,微生物群落结构变化不显著(P0.05)。运用高通量测序技术(High-Throughput Sequencing)对乌鳢养殖围隔沉积物中的厌氧氨氧化菌进行分析,厌氧氨氧化菌群落由Candidatus Brocadia和Candidatus Anammoxoglobus两个属的细菌组成,其中Candidatus Brocadia属占的OTU平均为总Anammox群落OTU的99.6%。Candidatus Brocadia属的细菌多存在于高氮污染的环境中,推断乌鳢养殖水体中氮污染严重。养殖过程中厌氧氨氧化菌群落结构差异显著(Rho=0.599,P0.01),CLUSTER聚类和MDS聚类分析得出,厌氧氨氧化菌群落结构根据月份的不同基本可以分为养殖前期、养殖中期和养殖后期3个群落。环境因子NO3-、总铁和NH4+是影响厌氧氨氧化菌群落结构的最佳环境因子组合(Rho=0.79,P0.01),可能原因是这些环境因子是厌氧氨氧化反应的底物等。本研究表明乌鳢养殖围隔沉积物中存在厌氧氨氧化菌,厌氧氨氧化菌群落结构由Candidatus Brocadi和Candidatus Anammoxoglobus两个属的细菌组成,主要以Candidatus Brocadia为主,Candidatus Brocadia属的OTU平均为总Anammox群落OTU的99.6%。在养殖过程中,厌氧氨氧化菌群落结构在不断演变(Rho=0.599,P0.01)。沉积物间隙水中7种环境因子(NO3-、总铁、总锰、NH4+、SO42-、TOC和TN)影响厌氧氨氧化菌群落结构的最佳环境因子组合是NO3-、总铁和NH4+(Rho=0.79,P0.01)。本研究探明了淡水养殖环境中厌氧氨氧化菌群落的分布及结构,为后续养殖系统利用厌氧氨氧化菌降低养殖氮污染提供基础数据。
【学位单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：X52;S965.199
【部分图文】：

上海海洋大学硕士学位论文氧化菌产生的脱氮量占到海洋中全部脱氮量的 24%-67%[8]。针对厌氧氨氧化菌的研究已成为脱氮研究中的热点，氮循环的研究将进入一个新台阶。1.3 淡水养殖水体氨氮失衡养殖水体的氮污染主要来源于人工投饵。当人工投入的氮源超过水体环境的自身净化能力时，氮源就积累于水体中，并导致养殖水体环境的恶化，给养殖动物带来危害。有研究指出人工投喂的饲料中大量的氮元素没有被利用，而沉积于

厌氧氨氧化菌在氮循环中的地位Fig.1-2PositionofAnammoxbacteriainthenitrogen-cycle

图 1-3 厌氧氨氧化菌结构图（Boran, 2012）[19]Fig. 1-3Anaerobic ammonia oxidation bacteria structure梯烷膜脂存在与菌体的所有膜上，并与非阶梯烷膜脂结合透性[20、21]。化菌是一类利用亚硝酸盐氧化过程获得能量来同化二氧细菌[22]。厌氧氨氧化菌是厌氧型细菌，对氧含量的耐受范中的pH和温度影响，有研究发现其在pH为6.7-8.3，温度为4]。厌氧氨氧化菌对反应基质 NO2-和 NH4+的亲和力常数都，含量过高会影响其活性[23、25]。厌氧氨氧化菌的繁殖时间富集的厌氧氨氧化菌呈红色，其胞外成分为粘性的多聚物不同密度时形成的沉降带不同已成功分离出厌氧氨氧化菌
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本文编号：2873921