废水处理系统中重要功能类群Thauera属种群结构与功能的研究

发布时间：2021-05-12 17:10

　　在废水生物处理系统中,污染物的去除主要是由其中的微生物群落完成的,微生物群落的结构和功能往往决定了整个装置的性能。Thauera属细菌就是一类广泛存在于各种类型的废水处理装置中并具有多种芳香族污染物降解能力的重要功能类群,深入研究其种群组成与降解功能,具有重要的理论意义和应用价值。由于分离比较困难、缺少专一性的分子检测方法,人们对于废水处理系统中Thauera属种群的结构与功能的了解还非常有限。为此,本论文建立了Thauera特异性、嵌套式PCR-DGGE （denaturing gradient gel electrophoresis）的方法用于环境样品中Thauera种群结构的研究。对一个来自废水处理系统的生物膜样品以Thauera特异性PCR扩增产物建立了克隆文库,所有测序的克隆（91个）都属于Thauera属,说明该PCR方法具有很高特异性。为了快速简便的比较不同样品中Thauera的结构,以特异性PCR扩增产物为模板进行16S rRNA基因V3区嵌套式扩增后用于DGGE分析,建立了Thauera特异性PCR-DGGE方法。13个带有不同V3序列的克隆在DGGE上形成了10条条... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：192 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 废水处理系统中微生物生态研究概述
        1.1.1 废水处理系统中的微生物群落组成
        1.1.2 微生物群落结构与系统功能的关系
            1.1.2.1 通过比较功能不同的平行生态系统间群落结构的差异来鉴定功能菌
            1.1.2.2 通过分析群落结构与功能的动态变化间的关系鉴定功能菌
            1.1.2.3 根据活性微生物组成的动态变化鉴定与系统功能相关的功能菌
            1.1.2.4 通过群落结构与代谢物组成的共变化统计分析来鉴定功能菌
    1.2 废水处理系统中重要功能类群-Thauera属细菌的研究
        1.2.1 废水处理系统中Thauera属细菌的作用
            1.2.1.1 Thauera属细菌的重要功能
            1.2.1.2 Thauera属细菌可能引起的问题
        1.2.2 Thauera属细菌污染物降解的研究
            1.2.2.1 Thauera属细菌的污染物降解能力
            1.2.2.2 Thauera属细菌的污染物代谢途径
                1.2.2.2.1 芳香族化合物的厌氧代谢
                1.2.2.2.2 芳香族化合物的好氧代谢
        1.2.3 细菌反硝化概述
            1.2.3.1 反硝化基因
            1.2.3.2 Thauera属细菌反硝化的研究
    参考文献
第二章 Thauera类群特异性PCR-DGGE方法的建立及在焦化废水处理装置监测中的应用
    摘要
    ABSTRACT
    引言
    2.1 材料与方法
        2.1.1 焦化废水处理装置
        2.1.2 生物膜样品采集和DNA提取
        2.1.3 Thauera特异性引物的特异性和灵敏度的评估
        2.1.4 Thauera特异性PCR扩增及V3 区PCR扩增
        2.1.5 克隆文库的构建与分析
        2.1.6 DGGE分析
        2.1.7 DGGE指纹图谱的主成份分析(PCA)
        2.1.8 核酸序列登录号
    2.2 实验结果
        2.2.1 Thauera特异性PCR方法的建立
        2.2.2 Thauera特异性PCR-DGGE方法的建立和评估
        2.2.3 焦化废水处理装置中Thauera的结构在操作条件波动时的变化
    2.3 讨论
    2.4 本章总结
    参考文献
第三章 类群特异性PCR和DGGE引导分离重要功能菌Thauera属菌株
    摘要
    ABSTRACT
    引言
    3.1 材料和方法
        3.1.1 生物膜样品采集
        3.1.2 培养基设计
        3.1.3 培养基筛选
        3.1.4 菌株筛选
        3.1.5 基因组DNA提取
            3.1.5.1 玻珠击打法(bead beating)
            3.1.5.2 Triton X-100 煮沸裂解法
        3.1.6 PCR
            3.1.6.1 Thauera特异性PCR
            3.1.6.2 细菌16S rRNA基因PCR
            3.1.6.3 细菌V3 区PCR
        3.1.7 PCR产物的DGGE分析
        3.1.8 测序与序列分析
        3.1.9 核酸序列登录号
    3.2 结果
        3.2.1 Thauera培养基的筛选
        3.2.2 菌株筛选
        3.2.3 划线纯化
        3.2.4 测序鉴定
    3.3 讨论
    3.4 本章总结
    参考文献
第四章 Thauera分离株的芳香族污染物降解能力及相关基因的比较研究
    摘要
    ABSTRACT
    引言
    4.1 材料和方法
        4.1.1 菌种
        4.1.2 基因组DNA提取
        4.1.3 PCR
            4.1.3.1 ERIC-PCR
            4.1.3.2 nirS 和nirK基因PCR
            4.1.3.3 LmPH基因PCR
        4.1.4 克隆文库的构建与分析
        4.1.5 培养基及培养条件
        4.1.6 化学成分分析
    4.2 实验结果
        4.2.1 Thauera菌株的系统分类地位及在废水处理系统中的含量
        4.2.2 Thauera菌株的形态及基因组指纹图谱的比较
        4.2.3 Thauera菌株对焦化废水中有机污染物的降解能力
        4.2.4 Thauera菌株苯酚降解能力的比较
        4.2.5 nirS/nirK及LmPH基因的测序分析
    4.3 讨论
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 Thauera属细菌反硝化功能及相关基因的比较研究
    摘要
    ABSTRACT
    引言
    5.1 材料和方法
        5.1.1 Thauera菌株
        5.1.2 培养基和培养条件
        5.1.3 气体的自动采集与分析
        5.1.4 DNA提取
        5.1.5 PCR
            5.1.5.1 细菌16S rRNA基因PCR
            5.1.5.2 nirS和nosZ基因PCR
        5.1.6 克隆测序及序列分析
        5.1.7 数据分析
    5.2 实验结果
        5.2.1 Thauera属细菌反硝化功能的比较
        5.2.2 16S rRNA、nirS和nosZ 基因的测序和分析
        5.2.3 pH、NO_3~-/NO_2~-及O_2 对反硝化的影响
    5.3 讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
本研究的创新性
附录1. 废水处理装置硝化池生物膜中基因的多样性及其功能的稳定性
附录2. 溶液试剂及培养基
附录3. 实验中所用的仪器设备
附录4. 缩写简称
致谢
已(待)发表的学术文章、专利及参加的科研课题


【参考文献】：
博士论文
[1]A～2/O固定生物膜法焦化废水处理系统群落空间演替模式的系统轨迹分析及应用[D]. 严兴.上海交通大学 2007



本文编号：3183804