四氢呋喃（THF）降解菌株Rhodococcus sp.YYL的代谢组、定殖与Bacillus cereus HZX互作
发布时间：2020-12-09 16:35
四氢呋喃（THF）具有广泛用途,同时也是一种持久性环境污染物。微生物降解是去除四氢呋喃污染的最有效手段之一。本论文围绕四氢呋喃降解菌株Rhodococcus sp. YYL进行研究,评价了THF对菌株YYL基础代谢的影响,开展了海藻糖对菌株YYL降解THF及生物强化定殖的影响研究,阐明了非THF降解菌株Bacillus cereus HZX和菌株YYL在降解THF时的互作关系,所获结果分述如下：（1）利用核磁共振（NMR）代谢组学方法研究菌株YYL响应THF时代谢组变化。结果显示菌株YYL在利用酵母膏作为碳源时,THF胁迫对菌株YYL的代谢物几乎没有影响；THF降解过程中,菌株YYL生理代谢发生动态变化,主要是积累海藻糖、加快三羧酸循环（TCA）中从琥珀酸到苹果酸的转化速率和加速蛋白质与核苷酸合成等生理代谢,为更好地发挥THF降解性能。菌株YYL胞内海藻糖积累量与菌株YYL降解THF速率正相关。2 mM海藻糖添加到菌株YYL降解THF的培养基中后,结果表明在初始pH 7.0时,相对于菌株YYL在较适生长初始pH 8.26,菌体细胞需要外源海藻糖起保护剂的作用,体现在2 mM海藻糖能提高...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
缩写注餐
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1. 四氢呋喃降解菌及降解途径的研究
1.1 四氢呋喃降解菌的分离与种类
1.2 四氢呋喃降解途径的研究进展
1.3 四氢呋喃单加氧酶及其基因研究进展
2. 基础代谢组学在微生物研究中的运用
2.1 代谢组学研究微生物响应环境压力
2.2 代谢组学研究微生物基因功能
2.3 代谢组学在发酵工艺的监控和优化中的运用
2.4 代谢组学在环境微生物领域的运用
2.5 展望
3. 海藻糖在细胞应对逆境胁迫响应与适应中的作用机制
3.1 微生物细胞内海藻糖的积累机制
3.2 海藻糖保护微生物细胞的作用机制
3.3 展望
4. 生物强化中的微生物定殖研究
4.1 与生物刺激法联合
4.2 利用生物载体将强化微生物固定化
4.3 投加与降解菌产生共聚效应的菌株
5. 微生物在生物降解过程中的互作关系研究
5.1 互作模式的类型
5.2 展望
6. 研究的目的、意义及主要内容
6.1 研究的目的和意义
6.2 研究的主要内容
第二章 四氢呋喃下Rhodococcus sp.YYL的代谢组研究
第一节 Rhodococcus sp.YYL代谢网络变化研究
1. 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.2 实验方法
2. 结果与分析
2.1 红球菌YYL代谢物的谱图
2.2 PCA法分析红球菌YYL代谢组整体水平差异
2.3 OPLS-DA验证红球菌YYL代谢物的变化
2.4 菌株YYL在降解THF时基因表达的变化
3. 小结与讨论
3.1 与能量代谢相关的糖酵解循环
3.2 与THF降解相关的三羧酸循环（TCA）
3.3 与渗透调节相关的代谢
3.4 氨基酸及核苷酸代谢
第二节 海藻糖对Rhodococcus sp.YYL降解THF性能的影响研究
1. 材料与方法
1.1 培养基
1.2 样品收集与蛋白、RNA的提取
1.3 THF气象色谱测定条件
1.4 蛋白定量、酶活与反映抗氧化活性的物质测定
1.5 实时荧光定量PCR分析
2. 结果与分析
2.1 海藻糖对菌株YYL降解THF的影响
2.2 海藻糖对菌株YYL降解THF时能量代谢影响
2.3 海藻糖对菌株YYL降解THF时的抗氧化系统影响
3. 小结与讨论
第三章 海藻糖在处理四氢呋喃废水系统中的生态效应
第一节 细菌总群落结构变化研究及胞外多糖成分分析
1. 材料与方法
1.1 反应器运行
1.2 活性污泥总DNA提取
1.3 454焦磷酸测序及数据分析
1.4 活性污泥混合液悬浮固体（MLSS）测定
1.5 EPS提取及测定
2. 结果与分析
2.1 序列质量评估
2.2 Beta多样性分析
2.3 物种丰度分析
2.4 依据门类分类水平的微生物群落结构分析
2.5 污泥中胞外多聚物（EPS）含量变化
3. 小结与讨论
第二节 可溶性单铁单加氧酶基因（SDIMO）及细胞色素P450氧化酶基因（CYP153）多样性分析
1. 材料与方法
1.1 反应器运行
1.2 活性污泥总DNA提取
1.3 污泥降解THF摇瓶实验
1.4 基因SDIMO和CYP153的PCR扩增
1.5 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
1.6 基因SDIMO和CYP153克隆文库分析
1.7 荧光定量PCR（qPCR）分析
2. 结果与分析
2.1 反应器污泥THF降解效率
2.2 基因SDIMO丰度及多样性变化
2.3 基因CYP153丰度及多样性变化
3. 小结与讨论
第三节 参与氮循环细菌菌群结构变化研究
1. 材料与方法
1.1 反应器运行
1.2 活性污泥总DNA提取
1.3 可溶性无机氮的测定
1.4 氮循环相关功能基因的PCR扩增
1.5 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
1.6 功能基因克隆文库分析
1.7 荧光定量PCR（qPCR）分析
2. 结果与分析
2.1 反应器出水中可溶性无机氮含量变化
2.2 氮循环相关功能基因DGGE结果
2.3 氮循环相关功能基因克隆文库分析
2.4 氮循环相关功能基因qPCR分析
3. 小结与讨论
第四章 THF降解菌Rhodococcus sp.YYL与非降解菌Bacillus cereus HZX的互作关系研究
第一节 THF降解菌Rhodococcus sp.YYL与非降解菌Bacillus cereus HZX共培养中的相互影响
1. 材料与方法
1.1 培养基及菌株接种量
1.2 THF浓度及pH值测定
1.3 菌株比例测定
1.4 基因thm的表达水平检测
2. 结果与分析
2.1 THF降解曲线
2.2 培养基中pH值变化曲线
2.3 THF单加氧酶基因表达水平变化（thm/Ru）
2.4 菌株YYL与HZX的比例变化（thm/GEM）
3. 小结与讨论
第二节 单独培养与共培养中的宏转录组学比较分析
1. 材料与方法
1.1 样品准备
1.2 总RNA提取与质检
1.3 转录组测序
1.4 数据预处理
1.5 序列组装
1.6 NR注释
1.7 基因组成分析
1.8 基因定量
1.9 基因功能注释
1.10 差异基因表达及其GO、KEGG显著性富集分析
2. 结果与分析
2.1 样品总RNA提取
2.2 序列组装
2.3 基于对公共数据库检索的功能注释
2.4 基因表达差异分析
2.5 差异基因GO显著性富集分析
2.6 差异基因KEGG显著性富集分析
2.7 THF降解相关基因表达分析
3. 小结与讨论
第五章 论文总结
1. 论文的主要研究结论
2. 论文的创新之处
3. 论文的不足与展望
参考文献
攻读博士学位期间研究成果与个人荣誉
【参考文献】：
期刊论文
[1]Bioaugmentation with a pyridine-degrading bacterium in a membrane bioreactor treating pharmaceutical wastewater[J]. Donghui Wen,Jing Zhang,Ruilin Xiong,Rui Liu,Lujun Chen. Journal of Environmental Sciences. 2013(11)
本文编号：2907156
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【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
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致谢
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摘要
Abstract
第一章 文献综述
1. 四氢呋喃降解菌及降解途径的研究
1.1 四氢呋喃降解菌的分离与种类
1.2 四氢呋喃降解途径的研究进展
1.3 四氢呋喃单加氧酶及其基因研究进展
2. 基础代谢组学在微生物研究中的运用
2.1 代谢组学研究微生物响应环境压力
2.2 代谢组学研究微生物基因功能
2.3 代谢组学在发酵工艺的监控和优化中的运用
2.4 代谢组学在环境微生物领域的运用
2.5 展望
3. 海藻糖在细胞应对逆境胁迫响应与适应中的作用机制
3.1 微生物细胞内海藻糖的积累机制
3.2 海藻糖保护微生物细胞的作用机制
3.3 展望
4. 生物强化中的微生物定殖研究
4.1 与生物刺激法联合
4.2 利用生物载体将强化微生物固定化
4.3 投加与降解菌产生共聚效应的菌株
5. 微生物在生物降解过程中的互作关系研究
5.1 互作模式的类型
5.2 展望
6. 研究的目的、意义及主要内容
6.1 研究的目的和意义
6.2 研究的主要内容
第二章 四氢呋喃下Rhodococcus sp.YYL的代谢组研究
第一节 Rhodococcus sp.YYL代谢网络变化研究
1. 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.2 实验方法
2. 结果与分析
2.1 红球菌YYL代谢物的谱图
2.2 PCA法分析红球菌YYL代谢组整体水平差异
2.3 OPLS-DA验证红球菌YYL代谢物的变化
2.4 菌株YYL在降解THF时基因表达的变化
3. 小结与讨论
3.1 与能量代谢相关的糖酵解循环
3.2 与THF降解相关的三羧酸循环（TCA）
3.3 与渗透调节相关的代谢
3.4 氨基酸及核苷酸代谢
第二节 海藻糖对Rhodococcus sp.YYL降解THF性能的影响研究
1. 材料与方法
1.1 培养基
1.2 样品收集与蛋白、RNA的提取
1.3 THF气象色谱测定条件
1.4 蛋白定量、酶活与反映抗氧化活性的物质测定
1.5 实时荧光定量PCR分析
2. 结果与分析
2.1 海藻糖对菌株YYL降解THF的影响
2.2 海藻糖对菌株YYL降解THF时能量代谢影响
2.3 海藻糖对菌株YYL降解THF时的抗氧化系统影响
3. 小结与讨论
第三章 海藻糖在处理四氢呋喃废水系统中的生态效应
第一节 细菌总群落结构变化研究及胞外多糖成分分析
1. 材料与方法
1.1 反应器运行
1.2 活性污泥总DNA提取
1.3 454焦磷酸测序及数据分析
1.4 活性污泥混合液悬浮固体（MLSS）测定
1.5 EPS提取及测定
2. 结果与分析
2.1 序列质量评估
2.2 Beta多样性分析
2.3 物种丰度分析
2.4 依据门类分类水平的微生物群落结构分析
2.5 污泥中胞外多聚物（EPS）含量变化
3. 小结与讨论
第二节 可溶性单铁单加氧酶基因（SDIMO）及细胞色素P450氧化酶基因（CYP153）多样性分析
1. 材料与方法
1.1 反应器运行
1.2 活性污泥总DNA提取
1.3 污泥降解THF摇瓶实验
1.4 基因SDIMO和CYP153的PCR扩增
1.5 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
1.6 基因SDIMO和CYP153克隆文库分析
1.7 荧光定量PCR（qPCR）分析
2. 结果与分析
2.1 反应器污泥THF降解效率
2.2 基因SDIMO丰度及多样性变化
2.3 基因CYP153丰度及多样性变化
3. 小结与讨论
第三节 参与氮循环细菌菌群结构变化研究
1. 材料与方法
1.1 反应器运行
1.2 活性污泥总DNA提取
1.3 可溶性无机氮的测定
1.4 氮循环相关功能基因的PCR扩增
1.5 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
1.6 功能基因克隆文库分析
1.7 荧光定量PCR（qPCR）分析
2. 结果与分析
2.1 反应器出水中可溶性无机氮含量变化
2.2 氮循环相关功能基因DGGE结果
2.3 氮循环相关功能基因克隆文库分析
2.4 氮循环相关功能基因qPCR分析
3. 小结与讨论
第四章 THF降解菌Rhodococcus sp.YYL与非降解菌Bacillus cereus HZX的互作关系研究
第一节 THF降解菌Rhodococcus sp.YYL与非降解菌Bacillus cereus HZX共培养中的相互影响
1. 材料与方法
1.1 培养基及菌株接种量
1.2 THF浓度及pH值测定
1.3 菌株比例测定
1.4 基因thm的表达水平检测
2. 结果与分析
2.1 THF降解曲线
2.2 培养基中pH值变化曲线
2.3 THF单加氧酶基因表达水平变化（thm/Ru）
2.4 菌株YYL与HZX的比例变化（thm/GEM）
3. 小结与讨论
第二节 单独培养与共培养中的宏转录组学比较分析
1. 材料与方法
1.1 样品准备
1.2 总RNA提取与质检
1.3 转录组测序
1.4 数据预处理
1.5 序列组装
1.6 NR注释
1.7 基因组成分析
1.8 基因定量
1.9 基因功能注释
1.10 差异基因表达及其GO、KEGG显著性富集分析
2. 结果与分析
2.1 样品总RNA提取
2.2 序列组装
2.3 基于对公共数据库检索的功能注释
2.4 基因表达差异分析
2.5 差异基因GO显著性富集分析
2.6 差异基因KEGG显著性富集分析
2.7 THF降解相关基因表达分析
3. 小结与讨论
第五章 论文总结
1. 论文的主要研究结论
2. 论文的创新之处
3. 论文的不足与展望
参考文献
攻读博士学位期间研究成果与个人荣誉
【参考文献】：
期刊论文
[1]Bioaugmentation with a pyridine-degrading bacterium in a membrane bioreactor treating pharmaceutical wastewater[J]. Donghui Wen,Jing Zhang,Ruilin Xiong,Rui Liu,Lujun Chen. Journal of Environmental Sciences. 2013(11)
本文编号：2907156
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