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《天津大学》 2010年
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高盐渗滤液COD降解优势菌的筛选及相关基因消减文库的构建

郭立  
【摘要】: 滨海地区垃圾填埋场产生的渗滤液,不仅具有一般渗滤液的COD浓度高且生物难降解的特性,而且还含有较高的盐量,常常使得生物处理工艺很难稳定运行。本文从渗滤液中分离出多株优势菌,构建优势菌群,通过生物强化技术,提高渗滤液生化处理效能。利用分子生物技术,鉴别优势菌株。利用抑制消减杂交技术,构建优势菌株的消减文库,为构建垃圾渗滤液工程菌奠定基础。 本研究根据高盐垃圾渗滤液的组成及特点,通过梯度增加培养基中垃圾渗滤液比例的方法,分离、筛选出垃圾渗滤液中的10株耐盐菌株。再经实验室摇瓶降解试验,从中筛选出6株降解COD的优势菌株,并研究了温度、接种量、pH对6株优势菌生长的影响。 将不同优势菌株混合配比进行COD降解试验,发现了以TJ06和TJ09菌株为混合配比的优势菌群具有较高的有机物去除效率。当COD浓度小于7375mg/L时,该优势菌群对渗滤液的COD去除效率随着COD初始浓度的增加而增加。当COD浓度大于7375mg/L时,优势菌群对渗滤液的COD去除效率随着COD初始浓度的增加而减少。 菌株TJ06和TJ09具有良好的耐盐特性。当培养基中Cl-浓度小于30000mg/L时,菌株TJ06和TJ09的相对生长率分别大于75%和60%。随着培养基中Cl-浓度的增加,两株菌的相对生长率均呈下降趋势。当Cl-浓度为70000mg/L时,菌株TJ06培养24h,其相对生长率只有1.11%,48h时菌株TJ06和TJ09的相对生长率为40%左右;当Cl-浓度为90000mg/L时,两株菌的相对生长率均小于1%,几乎不再生长。 重金属离子Zn2+、Cd2+对菌株TJ06和TJ09的生长具有明显的抑制作用,这种抑制作用大小与培养基中Zn2+、Cd2+浓度呈正比。当培养基中Zn2+浓度为100mg/L时,菌株TJ06的相对生长率为40%左右;当Zn2+浓度大于100mg/L时,TJ06几乎不再生长。菌株TJ09对Zn2+更敏感,当Zn2+浓度大于50mg/L时,TJ09的相对生长率低于10%。培养基中Cd2+浓度为50mg/L时,菌株TJ06和TJ09的生长就明显受到抑制,其相对生长率分别为40.59%和34.89%;当Cd2+浓度大于150mg/L时,TJ06和TJ09的相对生长率均小于10%。 利用16S rDNA分析技术,对优势菌株进行序列分析。发现菌株TJ06与Bacillus cereus (EU931563)和Bacillus thuringiensis(AY138288)的同源性最高,达到99%。菌株TJ09与Bacillus marisflavi (FJ554665)、Bacillus aquimaris(EU835730)和Bacillus baekryungensis (EU835731)的同源性达99%。并根据序列同源性分析建立相关菌种的系统进化树,确认TJ06和TJ09均属于Bacillus属。 为筛选优势菌株中COD降解相关基因,利用抑制消减杂交技术(SSH)对菌株TJ06和Bacillus cereus SA1.196基因组进行比较,构建一个库容量为230个阳性克隆的消减杂交文库。通过菌液PCR进行鉴定,扩增出差异片段205条。对12个差异片段进行核苷酸序列相似性比对和功能分析。结果显示其中2个差异片段未检索到同源序列,可能为新基因片段,其功能有待进一步研究;7个差异表达片段,虽然找到了与其相似性很高的序列,但功能未知;其他3个差异表达片段分别与肽甲硫氨酸亚砜还原酶的编码基因同源性达90%、与编码莽草酸转运蛋白的基因同源性达93%、与辅酶Q细胞色素C还原酶Fe-S亚单位编码基因的同源性达98%。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X703

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