农村户用沼气池污泥中微生物多样性分析

发布时间：2020-10-16 22:25

　　 沼气发酵生态系统的复杂性与独特性决定了其中微生物的多样性及基因资源的珍稀性,深入开展农村户用沼气池发酵微生物的研究将加快农村沼气工艺的发展进程。本论文系统开展了农村户用沼气池污泥微生物总DNA提取方法的研究；建立了农村户用沼气池污泥微生物16S rRNA基因V3区PCR-DGGE分析平台；开展了农村户用沼气池污泥样品中mcrA功能基因多样性研究。获得了如下主要研究结果与结论： 首先,采用化学裂解法、溶菌酶裂解法和QIAamp DNA Stool Mini Kit提取了沼气池污泥样品中微生物的总DNA,对三种方法的DNA得率、纯度、大片段提取效果以及是否含有PCR反应抑制剂进行了研究,最后对16S rRNA基因V3区的扩增产物进行了PCR变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析。与化学裂解法和QIAamp DNA Stool Mini Kit法相比,溶菌酶裂解法得到的DNA量大,片段长,片段分布广,PCR扩增效率高；同时PCR-DGGE图谱显示,溶菌酶裂解法可更好地展示沼气池污泥中微生物的多样性。 其次,通过对PCR-DGGE条件的优化,建立了农村户用沼气池污泥微生物16S rRNA基因V3区PCR-DGGE分析平台。通过PCR-DGGE技术分析了沼气池污泥中细菌和古菌微生物多样性随沼气池深度的变化规律,结果表明农村户用沼气池污泥中含有丰富的微生物资源,其中细菌群落受污泥深度因素影响小,而浅层污泥中古菌群落与深层污泥中古菌群落却存在明显差别。 最后,通过构建污泥样品mcrA功能基因克隆文库,应用RFLP技术,开展了农村户用沼气池污泥样品中与次级代谢产物相关的功能基因多样性研究。结果表明,所采集的沼气池污泥中含有较为丰富的产甲烷菌资源,但其中也可能存在类似功能或产生类似代谢物质的产甲烷菌。 本论文的意义与主要创新点是：建立了农村户用沼气池污泥微生物多样性分析平台,并初步分析了农村户用沼气池微生物多样性,不仅为进一步优化沼气发酵微生物群落结构、筛选功能基因提供了科学依据,而且为实现高效、可控的农村沼气发酵工艺奠定了基础。
【学位单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：S216.4;S182
【部分图文】：

酶复合形成的。另外，产甲烷菌可以吸收环境中的硫酸根(5042一)，通过一系列的酶代谢途径最终形成硫化氢[’‘]。迄今为止，发现了3种甲烷生物合成途径，如图1一1。第1种甲烷生物合成途径的原料是乙酸[1“]，占自然界中甲烷合成的60%以上;第2种甲烷生物合成途径的原料是氢、二氧化碳，占自然界中甲烷合成的30%;第3种甲烷生物合成途径的原料甲基化合物，如甲醇、甲酸、甲基胺、甲基硫等。3种途径最终均形成甲基辅酶M[l3]，然

菌为同源性较高的一类菌群，提出了一种较为完整的分类系统。依据13种17个菌株的分析，这一系统中产甲烷菌分为3目、4科、7属、13种。根据 165rRNA基因序列而构建的古菌系统发育树见图1一2158]，从发育树中可以看出，整个古菌域中产甲烷菌具有最多的种属，占有重要的分类学地位。Keyser等应用DGGE技术对存在于三种UASB生物反应器污泥颗粒中产甲烷古菌进行了鉴定，根据所得数据建立了能快速鉴定UAsB颗粒微生物中古菌群的DGGE标记物[5”]。、认nagita[60]等应用FlsH技术对绵羊瘤胃中的产甲烷古菌进化树进行分析与鉴定。

同一份污泥样品的3份平行样品，用化学裂解法、溶菌酶裂解法和Kit法提取DNA，在 4.SV/cm、 15OC、脉冲时间15到 125条件下电泳 1sh，进行1.0%的脉冲场凝胶电泳和染色(图2一2)。结果表明:化学裂解法、溶菌酶裂解法得到的DNA量大，片段大小集中在48.5kb左右，最大片段可达到97.Okb。Kit法得到的DNA量小，片段大小集中在 23.1kb左右，最大片段小于48.5kb。这进一步说明Kit法提取的DNA得率低
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李金;张跃西;李淑萍;;RAPD技术在昆虫遗传多样性研究中的作用[J];安徽农业科学;2007年06期

2 郝鲜俊;洪坚平;高文俊;;产甲烷菌的研究进展[J];贵州农业科学;2007年01期

3 马川;;我国能源利用的现状及对策[J];国土资源导刊;2007年01期

4 刘佳文,吕红艳;16SrRNA基因序列在分枝杆菌分类鉴定的研究进展[J];国外医学.临床生物化学与检验学分册;2001年05期

5 焦振泉,刘秀梅;16s rRNA序列同源性分析与细菌系统分类鉴定[J];国外医学(卫生学分册);1998年01期

6 谭忠良;沼气 石漠化治理的根本保证[J];广西林业;2004年01期

7 赵晶,张锐,林念炜,曾润颖;深海沉积物中微量DNA的提取及应用[J];海洋与湖沼;2003年03期

8 张振冬;王淑芬;曹宇峰;;DGGE技术及其在海洋环境微生物多样性研究中的应用[J];海洋环境科学;2008年03期

9 柳承璋,宋林生,吴青;分子生物学技术在海洋微生物多样性研究中的应用[J];海洋科学;2002年08期

10 周叶锋;廖晓兰;;影响甲烷排放量的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化菌的研究进展[J];农业环境科学学报;2007年S1期

相关博士学位论文 前1条

1 杨朝晖;基于分子生态学技术的环境微生物群落结构与功能的研究[D];湖南大学;2007年

相关硕士学位论文 前3条

1 汪婷;沼气发酵过程中产甲烷菌分子多样性研究及产甲烷菌的分离[D];南京农业大学;2005年

2 师晓爽;农村户用沼气池发酵微生物群落结构的分子解析[D];华中师范大学;2007年

3 崔晓光;沼气池中产甲烷菌的分离鉴定及其分布的研究[D];大连理工大学;2007年

本文编号：2843858