碳源及NAD+前体物调控辅酶Ⅰ对聚磷菌胞内多聚物代谢的影响

论文摘要

生物除磷一直是国内水质科学和技术研究的热点问题,调控聚磷菌胞内多聚物代谢是提高生物除磷效率的有效途径。烟酰胺腺嘌呤二核甘酸（辅酶Ⅰ,NADH还原态,NAD+氧化态）是调节胞内氧化还原反应极其重要的因子,因此,调控胞内辅酶Ⅰ的水平改变聚磷菌胞内多聚物的代谢是提高生物除磷效率的一种新思路。然而,通过调控聚磷菌胞内辅酶Ⅰ水平调节胞内多聚物代谢的研究较少。该研究通过厌氧/好氧交替运行的工艺并结合蓝白斑筛选法筛选一株聚磷菌。针对筛选出的聚磷菌,通过改变碳源和添加不同浓度烟酸的外源调控方法实现辅酶Ⅰ的调节。考察碳源和烟酸对聚磷菌胞内辅酶Ⅰ的调控及对胞内多聚物代谢的影响。主要研究结果如下:（1）通过厌氧/好氧交替运行的工艺快速富集聚磷菌并采用厌氧/好氧交替的平板迭代培养分离聚磷菌,结合蓝白斑筛选和异染颗粒及PHB（聚-β-羟基丁酸）染色,从中筛选出ZWC-1、ZWC-2、ZWC-3、ZWC-4、ZWC-5、ZWC-6、ZWC-7、ZWC-8、ZWC-9、ZWC-10、ZWC-11、ZWC-12、ZWC-13、ZWC14共14株聚磷菌。对14株聚磷菌的除磷性能进行测试,测试结果表明,除磷率分别为44.5%、45.5%、77.5%、71.2%、47.3%、80.4%、76.6%、54.7%、76.2%、71.9%、43.6%、58.6%、75.6%、48.4%。该试验选择ZWC-8菌株作为研究对象。（2）采用革兰氏染色、扫描电镜观察及16S rDNA序列分析和同源性比较对聚磷菌ZWC-8进行鉴定。革兰氏染色结果表明,ZWC-8菌株为革兰氏阴性菌;扫描电镜结果表明,菌株大小为（0.4～0.5）μm×（1.5～2.5）μm;16S rDNA序列分析和同源性鉴定表明其为Acinetobacter oleivorans。（3）采用不同碳源（葡萄糖和乙酸钠）调控聚磷菌胞内辅酶Ⅰ及其对聚磷菌胞内多聚物代谢的影响。研究结果表明:乙酸钠系统中单位mol C下NADH含量为2.765μmol/g,NAD+含量为3.028μmol/g,高于葡萄糖系统单位mol C下NADH含量的1.499μmol/g,NAD+含量的1.587μmol/g,且乙酸钠系统NAD+/NADH为1.095高于葡萄糖系统的1.058;乙酸钠系统中厌氧段PHB的合成量、poly-P水解量,好氧段PHB的消耗量、poly-P合成量高于葡萄糖系统,但葡萄糖系统中厌氧段糖原的消耗量高于乙酸钠系统,其中糖原的消耗可能与PHV的合成有关;乙酸钠系统的平均除磷效率为59.73%高于葡萄糖系统的51.41%。（4）采用不同浓度烟酸（0 mg/L、4 mg/L、8 mg/L、12 mg/L）调控聚磷菌胞内辅酶Ⅰ水平,研究其对聚磷菌胞内多聚物代谢的影响。不同浓度烟酸对聚磷菌胞内NADH和NAD+水平产生一定的影响。不同烟酸浓度下胞内NADH平均含量分别为1.791μmol/g,2.392μmol/g,2.613μmol/g,2.633μmol/g,NAD+平均含量为1.962μmol/g,2.780μmol/g,3.136μmol/g,3.346μmol/g;研究结果表明,随着烟酸浓度增加,NAD+含量显著增加,NADH含量相对增加;随着烟酸浓度增加,NAD+/NADH分别为1.095、1.162、1.200、1.270;随着NAD+/NADH的升高,厌氧段PHB的合成量,poly-P水解量,好氧段PHB的消耗量,poly-P合成量不断增加,菌株的除磷效率不断增加,分别达到59.73%、70.48%、73.11%、76.13%。（5）胞内辅酶Ⅰ水平对聚磷菌除磷效率具有较大的影响。随着NAD+/NADH不断升高,聚磷菌胞内PHB、poly-P的合成转化量越高,聚磷菌的除磷效率越高。NAD+/NADH从1.058增加到1.270,菌株的除磷效率升高了24.72%。辅酶Ⅰ是聚磷菌胞内关键辅酶,该试验通过利用不同碳源和NAD+前体物调控NADH和NAD+的水平进一步调节聚磷菌胞内多聚物的代谢,有效提高了生物除磷的效率,该研究为强化生物除磷提供了新思路,具有一定的现实意义和理论价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 前言
•   1.2 研究内容、研究目标及解决的关键问题
•     1.2.1 研究内容
•     1.2.2 研究目标
•     1.2.3 解决的关键问题
•   1.3 创新点与技术路线图
•     1.3.1 创新点
•     1.3.2 技术路线图
• 第二章 聚磷菌的筛选
•   2.1 引言
•   2.2 试验材料与方法
•     2.2.1 试验装置
•     2.2.2 接种污泥与试验用水
•     2.2.3 试验仪器及设备
•     2.2.4 主要试剂
•     2.2.5 培养基及溶液
•   2.3 试验方法
•     2.3.1 污泥驯化及聚磷菌的富集
•     2.3.2 菌种的分离纯化
•     2.3.3 染色筛选
•     2.3.4 菌株除磷性能测试
•     2.3.5 聚磷菌株的鉴定
•   2.4 结果与讨论
•     2.4.1 SBR系统除磷效果分析
•     2.4.2 聚磷菌的筛选结果
•     2.4.3 菌株鉴定结果
•   2.5 本章小结
• 第三章 碳源调控辅酶Ⅰ对聚磷菌胞内多聚物代谢的影响
•   3.1 前言
•   3.2 试验材料和方法
•     3.2.1 供试菌种
•     3.2.2 仪器设备
•     3.2.3 试验试剂
•     3.2.4 培养基
•   3.3 试验方法
•     3.3.1 不同碳源ZWC-8菌株的聚磷试验
•     3.3.2 不同碳源菌株ZWC-8菌体生物量、培养液pH的测定
•     3.3.3 微生物胞内NAD（H）含量的测定
•     3.3.4 菌株胞内聚合物含量的测定
•     3.3.5 培养液上清液总磷含量的测定
•   3.4 结果与讨论
•     3.4.1 不同碳源菌株ZWC-8生长曲线
•     3.4.2 不同碳源培养液pH值变化情况
•     3.4.3 不同碳源上清液总磷变化情况
• +含量比较'>    3.4.4 不同碳源菌株胞内NADH、NAD⁺含量比较
•     3.4.5 聚磷菌胞内多聚物的形成转化规律研究
•     3.4.6 不同碳源菌株胞内多聚物含量比较
•   3.5 本章小结
• 第四章 烟酸调控辅酶Ⅰ对聚磷菌胞内多聚物代谢的影响
•   4.1 前言
•   4.2 试验材料和方法
•     4.2.1 供试菌种
•     4.2.2 仪器设备
•     4.2.3 试验试剂
•     4.2.4 培养基
•   4.3 试验方法
•     4.3.1 不同浓度烟酸ZWC-8菌株的聚磷试验
•     4.3.2 不同浓度烟酸菌体生物量、培养液pH的测定
•     4.3.3 微生物胞内NAD（H）含量的测定
•     4.3.4 菌株胞内聚合物含量的测定
•     4.3.5 培养液上清液总磷含量的测定
•   4.4 结果与讨论
•     4.4.1 烟酸对菌株ZWC-8生长的影响
•     4.4.2 培养液pH值变化情况
•     4.4.3 不同浓度烟酸上清液总磷变化情况
• +含量比较'>    4.4.4 不同浓度烟酸菌株胞内NADH、NAD⁺含量比较
•     4.4.5 不同浓度烟酸菌株胞内多聚物含量比较
•   4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及研究生期间主要科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张文超

导师: 张华

关键词: 生物除磷,辅酶,糖原

来源: 安徽建筑大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 安徽建筑大学

分类号: X52;X172

总页数: 87

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