低温产甲烷条件下微生物的群落特征

论文摘要

采用西藏纳木错湖边泥土和四川若尔盖泥土作为接种物,在15℃条件下进行产甲烷条件下的富集培养,通过收集测量甲烷的含量,以及产甲烷过程中伴随产生的挥发酸的含量等,解析样品在不同富集时间条件下的生物学特性,运用DGGE等技术手段,了解在产甲烷条件下土壤中菌群结构特征。同时本课题还从纳木错样品中分离到两株梭状芽孢杆菌和一株马氏甲烷八叠球菌,并对一株梭状芽孢杆菌和马氏甲烷八叠球菌的生理生化和系统发育地位进行了研究。研究结果如下:（1）通过原始样品与样品富集物的比对,菌群群落结构出现差异性和重现性。通过两个样品间的比对,四川若尔盖样品中细菌的多样性较丰富,西藏纳木错样品中古菌的多样性较丰富。（2）四川若尔盖样品有机质含量较高,西藏纳木错样品有机质含量较低,在产甲烷条件下,若尔盖样品产甲烷代谢途径启动快,而且相同时间下甲烷产量高于纳木错样品,甲烷产量和乙酸的代谢与培养时间以及有机质含量呈正、负相关性。同时在产甲烷过程中,若尔盖样品的挥发酸的积累量高于纳木错样品。（3）研究中分离的菌株P4-1,能够降解对甲苯磺酸盐,并且在有酵母粉的情况下能明显提高其降解能力,在废水处理中有重要意义。菌株P4-1为严格厌氧革兰氏阳性菌,生长温度范围是13-40℃（最适温度37℃）;NaCl浓度0%-5 %（最适为0.5%-1%）;pH范围5.0-10.0（最适生长pH为7.5-8.0）。能够利用葡萄糖、密二糖、甘露糖醇等多种碳水化合物,菌株P4-1的（G+C）mol%含为30.9%,与Clostridium lituseburense DSM 797（M59107）的相似性达98.7%。（4）菌株N-1分离自纳木错湖边泥土,菌株N-1属于马氏甲烷八叠球菌（Methanosarcina mazei）（序列相似性98.1%）,呈小球形,直径1.6-2.7μm,极端严格厌氧。利用H2 / CO2,利用乙酸,三甲胺,不利用甲酸,生长温度范围13-40℃,最适生长温度35℃,生长pH范围6.0-8.5,最适pH范围7.0-7.2,生长NaCl浓度范围0-0.4%,最适NaCl浓度0.1%。菌株P4-1对氨苄青霉素敏感,牛胃浸提液能够刺激其生长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外最新研究进展
• 1.3.1 嗜冷产甲烷菌的分布
• 1.3.2 获得的嗜冷产甲烷菌的菌种资源
• 1.3.3 适冷产甲烷菌的适冷机制研究
• 1.3.4 现代分子生物学技术在低温产甲烷古菌研究中的应用
• 第二章 低温样品微生物群落结构研究分析
• 2.1 实验目的及技术路线
• 2.1.1 实验目的
• 2.1.2 技术路线
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 样品来源
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 低温样品分子生态学特征
• 2.3.2 采集的样品的性质
• 2.3.3 低温样品的有机酸积累以及甲烷的产生
• 2.4 讨论
• 第三章 产甲烷菌以及发酵菌的分离及生物学特性的研究
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 厌氧富集培养
• 3.2.3 分离纯化
• 3.2.4 形态学观察
• 3.2.5 生理生化鉴定
• 3.2.6 16S rRNA 基因扩增、测序及系统发育树构建
• 3.2.7 基因组（G+C）mol%含量的测定
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 富集培养和分离纯化菌株
• 3.3.2 菌株P4-1 的生理生化和系统发育分析
• 3.3.3 菌株N-1 的生理生化和系统发育分析
• 3.4 讨论
• 第四章 全文结论、工作不足与展望
• 4.1 全文总结
• 4.1.1 低温土壤样品的分析及菌群的结构特征
• 4.1.2 低温条件下厌氧发酵性细菌以及产甲烷菌的分离
• 4.1.3 发表文章
• 4.2 工作不足和展望
• 4.2.1 微生物群落结构的进一步分析
• 4.2.2 土壤样品的理化分析
• 4.2.3 菌株P4-1 的系统发育地位
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简历