碳氮比對高氨氮耐受菌降氮的效果及其作用機制.pdf

1、為了分離得到高效降解無機氮化合物的高氨氮耐受菌，并研究環(huán)境因子對高氨氮耐受菌降氮特性的影響，以及碳氮比對高氨氮耐受菌降氮影響的分子機制。本論文模擬配制氨氮濃度梯度分別為65 mg·L-1、261.7 mg·L-1、523.4 mg·L-1、1046.8 mg·L-1的養(yǎng)殖污水，對從湖南省華容縣田家湖漁場富營養(yǎng)化的養(yǎng)殖池底泥分離得到的7株菌株Dy、Td、Fu、NBQ、FM、Hf和Hj進行氨氮耐受試驗，以篩選高氨氮耐受菌。比較OD600值和

2、對無機氮化合物的去除率的比較，本論文從7株菌中篩出3株高氨氮耐受菌Dy、Hf和Hj。經(jīng)16S rDNA鑒定，確定3株菌分別為地衣芽孢桿菌Dy（Bacillus licheniformisficans Dy）、脫氮副球菌Hf（Paracoccus denitrificans Hf）、解淀粉芽孢桿菌Hj（Bacillus amyloliquefaciens Hj）。
　　本論文研究了碳源種類（葡萄糖、蔗糖、乙醇和碳酸氫鈉）、碳氮比（1

3、、4、8、12、16和20）、pH（4、5、6、7、8、9、10和11）、溫度（15℃、20℃、25℃、30℃和35℃）和轉(zhuǎn)速（20 r·min-1、60 r·min-1、100 r·min-1、120 r·min-1）等環(huán)境因子對Dy、Hf和Hj降解氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的影響。結(jié)果表明，3株菌對碳源的利用能力順序均為：葡萄糖、蔗糖、乙醇和碳酸氫鈉。添加葡萄糖作為污水碳源時，3株菌的菌體生長量最大，OD600值達到峰值，降氮效果最佳均

4、達100％；乙醇和蔗糖次之；對照組（無碳源）無機氮化合物的去除率幾乎為零。添加葡萄糖為額外碳源，碳氮比為8時，硝態(tài)氮被Dy和Hj全部去除；當碳氮比為16時，3株菌對氨氮和亞硝態(tài)氮降解率均達100%，OD600值達到峰值。分別向還原性有機碳源充足的261.7 mg·L-1氨氮污水、120 mg·L-1亞硝態(tài)氮污水和120 mg·L-1硝態(tài)氮污水添加Dy、Hf和Hj菌液，當培養(yǎng)搖床轉(zhuǎn)速為20 r·min-1時，培養(yǎng)基溶解氧濃度低，3株菌繁殖

5、代謝緩慢；當轉(zhuǎn)速為20~100 r·min-1時，3株菌的菌體生長量和氮素降解率隨著搖床轉(zhuǎn)速的增加而增加；當轉(zhuǎn)速為100 r·min-1時，無機氮化合物均可被3株菌完全去除，并且OD6oo均達到峰值；但轉(zhuǎn)速為100~140 r·min-1時，3株菌對無機氮化合物的去除率隨著搖床轉(zhuǎn)速的增加而降低，與此相對應的OD6oo下降。當培養(yǎng)溫度為15~25℃時，本論文分離得到的3株菌的菌體生長和氮代謝能力隨著溫度的升高逐漸增加；當溫度為25℃時，氨

6、氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮均可被3株菌完全降解，菌株的OD6oo達到峰值；當溫度為25~35℃時，3株菌的菌體生長量和氨氮去除速率隨著溫度的升高而降低。當培養(yǎng)液用0.1 mol·L-1的HCl和NaOH將pH調(diào)至5至10時，3株菌對氨氮去除率均高于73%；當pH為4或pH為11時，3株菌對無機氮化合物的降解率顯著下降，同時，3株菌的OD6oo值表現(xiàn)出相同的規(guī)律。當pH為6至9時，Dy和Hj菌對亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮有較高的降解率，均高于76%。Hf

7、菌有效降解硝態(tài)氮的pH范圍比較窄，在7至8之間。3株菌降解不同無機氮化合物時對PH適應范圍不同，但pH為7至8時，3株菌均有較強的無機氮化合物降解能力。而且，當pH=7時，3株菌對氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的去除率均達到100%。
　　挑選對環(huán)境因子耐受水平相對較廣的Hj菌，分別添加至碳氮比為4和16的氨氮污水中，并對其進行轉(zhuǎn)錄分析。不同碳氮比處理Hj后，菌株的轉(zhuǎn)錄組測序獲得的差異基因，通過GOseq分析表明，有1931個顯著表達的差

8、異基因富集在321個GO Subterms中這些顯著差異基因主要分布在分子功能、生物過程和細胞組成3個GO terms。例如生物過程、細胞過程、代謝過程、生物氮合成、細胞成分、細胞部分、膜、細胞周邊、細胞內(nèi)、胞外區(qū)、細胞器、分子功能、催化活性、結(jié)合、水解酶活性等等。將獲得的Hj基因富集至KEGG數(shù)據(jù)庫，有523個差異基因分布在93個代謝通路中。例如代謝途徑、雙組分系統(tǒng)、ABC轉(zhuǎn)運蛋白、碳代謝、氮代謝等等。
　　由此可見，不同的環(huán)境