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酵母菌在不同污水处理系统中的分子生态及功能研究

作　者: 王哲
导　师: 杨清香
学　校: 河南师范大学
专　业: 微生物学
关键词: 酵母菌分子生态污水处理系统 PCR-DGGE
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本研究通过PCR-DGGE和传统的分离培养两种手段,研究了发酵废水、城市污水和造纸废水三个不同污水处理系统各处理单元间酵母菌群落特征以及菌种分布特征,并通过对分离菌种一些相关酶活性的检测研究不同污水处理系统中酵母菌的生态功能。具体研究成果包括如下几方面:(1)通过PCR-DGGE和条带切胶测序比较了不同污水处理系统中酵母菌群落的丰富度和组成的多样性差异。结果表明,污水处理系统中的酵母菌群落多样性相当丰富,群落组成比较复杂,酵母菌种群的分布与各系统的水质特征密切相关。不同处理系统之间,优势酵母菌种群的丰富度和组成存在差异。发酵废水处理系统中的优势酵母菌种群有9属12个种(Candida sorbophila, Candida tropicalis, Dipodascus capitatus, Filobasidium uniguttulatum, Kluyveromyces marxianus, Issatchenkia occidentalis / Pichia kudriavzevii, Saccharomyces cerevisiae,以及Debaryomyces sp., Geotrichum sp.或Galactomyces sp., Pichia sp., Trichosporon sp.)和一个可能的新种。城市污水处理系统的优势种群是Candida sorbophila, Filobasidium uniguttulatum, Kluyveromyces marxianus, Saccharomyces cerevisiae,德巴酵母属(Debaryomyces sp.)的一个种,丝孢酵母属(Trichosporon sp.)的两个种和一个可能的新种。造纸废水处理系统中的酵母菌群落结构相对简单,其优势种群是Candida tropicalis和德巴酵母属(Debaryomyces sp.)的一个种。(2)从三个污水处理系统中共分离获得了153株酵母菌,通过分子生物学的方法对这些菌株进行了分类鉴定。结果表明,分离菌株被鉴定到17个属、42个种,包含39个不同的ITS-RFLP酶切类型。单菌株的分布情况表明,不同污水处理系统中的优势酵母菌种不同。发酵废水处理系统中的优势种是Rhodotorula mucilaginosa;城市污水厂的优势种是:Candida parapsilosis,Candida tropicalis,Debaryomyces hansenii,Rhodotorula mucilaginosa和Trichosporon montevideense;造纸废水处理系统中的优势种是:Candida allociferrii,Pichia guilliermondii和Stephanoascus ciferrii。非优势酵母菌的分布也具有系统特异性。相同的酵母菌种可以同时分布于两个不同的污水处理系统中。(3)比较了传统分离培养方法与DGGE方法研究酵母菌生态分布所获得的信息。结果表明,在污水生物处理系统中,子囊类酵母菌为优势类群,其中Candida sp.占绝对优势,Candida tropicalis是优势种。担子类酵母菌Trichosporon sp.是次优势类群。发酵废水处理系统中的酵母菌丰度最高,其次是城市污水处理系统,最后是造纸废水处理系统。只有Debaryomyces sp.(分离培养时为Debaryomyces hansenii,DGGE序列分析没有鉴定到种)可以同时分布在三个处理系统中。通过两种方法均可以获得的酵母菌有:Candida sorbophila,Candida tropicalis,Filobasidium uniguttulatum,Issatchenkia orientalis/ Pichia kudriavzevii,Saccharomyces cerevisiae和Trichosporon montevideense。菌种Kluyveromyces marxianus只通过DGGE方法检测到。菌种Cryptococcus sp.和Rhodotorula sp.仅获得了纯培养物,通过DGGE方法没有检测到。(4)对获得的酵母菌菌株进行淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、锰依赖过氧化物酶(MnP)、木质素过氧化物酶(LiP)和漆酶(Lac)产生能力的研究。结果表明,所有菌株都不能产生淀粉酶,能产生脂肪酶的有:Candida parapsilosis,Dipodascus ovetensis,Filobasidium uniguttulatum和Geotrichum klebahnii;能产生蛋白酶的有:Cryptococcus albidus,Pichia membranifaciens,Pichia spartinae和Rhodotorula mucilaginosa;可以同时产生脂肪酶和蛋白酶的是:Candida palmioleophila,Candida tropicalis,Trichosporon montevideense和Yarrowia lipolytica。在活性红M-3BE存在下,检测到43株包括8个属、17个种的酵母菌能够产生MnP,其中多数为Candida sp., Pichia sp.和Rhodotorula sp.。菌种Candida boidinii, Candida ghanaensis, Candida parapsilosis和Candida zeylanoides能产生LiP。所有菌株都不能产生Lac。(5)对所获得的酵母菌菌株进行了染料脱色能力的研究。结果表明,139株酵母菌在12~72 h内能够对培养基中的活性红M-3BE染料进行不同程度脱色,占所分离菌株的91%。其中,有10株酵母菌培养12 h即可实现快速脱色,脱色率达到90%以上,另有38株酵母菌在24 h之前能够快速脱色,脱色率为81.28%~99.82%。

酵母菌在不同污水处理系统中的分子生态及功能研究

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