污水处理系统中噬菌体的生态分布及特性研究

【摘要】：噬菌体是污水处理系统中最大的组成成分，目前国内外已经有一些关于噬菌体对污水处理系统中微生物群落控制方面的研究。但由于噬菌体很难分离培养，噬菌体数据库中的信息相当缺乏，侵染机理及环境影响因素尚不明确，大大制约了噬菌体应用的发展。因此研究噬菌体在污水处理系统中的丰度分布和特性是对微生物学和工程学的极大补充。本研究在如下几方面获得了创新性结果： （1）本研究选取实际运行的不同工艺的全规模城市污水处理系统和工业废水处理系统，利用荧光染色技术和显微镜技术研究了污水处理系统中噬菌体的分布和丰度.获得的结果是数量级在108-10ml-1，其中工业废水厂活性污泥处理池的平均噬菌体丰度数量级在109ml-1，城市污水厂活性污泥处理池的平均噬菌体丰度数量级在1010ml-1。在各类污水处理系统中，平均噬菌体丰度在活性污泥处理池的分布趋势普遍为：缺氧池好氧池厌氧池。 （2）利用统计学软件分析了污水处理系统中噬菌体丰度与其他微生物、进水水质、运行操作、污泥性能、工艺流程等的相关性。结果表明噬菌体丰度与其他微生物丰度、工艺流程、进水水质、污泥指标均有一定的相关性，但与运行操作的相关性不显著。而噬菌体侵染活力与其他微生物丰度、工艺流程、进水类型有一定的相关性，但与污泥指标、运行操作、污泥浓度的相关性不显著。 （3）利用平板培养法从城市污水处理系统中分离获得了15株噬菌体，利用分子生物学手段对它们的宿主进行了鉴定，主要分布在Bacillus tequliensis、Bacillusmethylotrophicus、Bacillus subtillis、Bacillus licheniformis、 Bacillus pumilus、Bacillussafensis和Citrobacter freundii、Citrobacter murliniae，这些噬菌体在透射电子显微镜下主要呈头尾型长尾、头尾型短尾、球形无尾、丝状。初步鉴定分布于Inoviridae Inovirus、Caudovirales Siphoviridae、Caudovirales Myoviridae、Caudovirales Podoviridae；提取这些噬菌体的DNA，粗略估计其大小为23kb。 （4）噬菌体与宿主侵染关系的初步研究中，表明宿主菌菌龄、噬菌体与宿主菌浓度比对噬菌体侵染效果均有影响。另外，分离鉴定的15株噬菌体中有6株具有明显的宽宿主特性，能够侵染不同种的细菌。 【关键词】：噬菌体 丰度 污水处理系统 分离培养
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703;X172
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-11
• 引言11-23
• 1.1 噬菌体简介11-14
• 1.1.1 噬菌体的形态结构11-12
• 1.1.2 噬菌体的分类12-13
• 1.1.3 噬菌体的感染和增殖13
• 1.1.4 噬菌体的宿主范围13-14
• 1.2 环境中的噬菌体14-15
• 1.2.1 噬菌体的分布14
• 1.2.2 环境因素对浮游噬菌体丰度的影响14-15
• 1.3 污水处理系统中的微生物组成15-16
• 1.4 噬菌体在污水处理系统中的生态分布研究16-19
• 1.4.1 噬菌体的丰度16-19
• 1.4.2 噬菌体的多样性19
• 1.5 噬菌体对污水处理系统中微生物群落的控制研究19-22
• 1.5.1 噬菌体-宿主关系的研究20
• 1.5.2 噬菌体侵染功能菌提高处理效果的研究20-21
• 1.5.3 噬菌体去除致病菌的研究21
• 1.5.4 宽宿主噬菌体影响处理效果的研究21
• 1.5.5 应用噬菌体的局限性研究21-22
• 1.6 本研究的目的和意义22-23
• 第二章 污水处理厂中噬菌体丰度的分布研究23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 材料和方法23-26
• 2.2.1 样品采集23-25
• 2.2.2 噬菌体的染色25
• 2.2.3 微生物丰度计算25-26
• 2.3 结果和讨论26-29
• 2.3.1 样品前处理及染色26
• 2.3.2 不同污水处理厂中噬菌体丰度的分布26-29
• 2.4 小结29-31
• 第三章 污水处理系统中噬菌体丰度与环境因子的相关性研究31-45
• 3.1 引言31-32
• 3.2 材料和方法32-35
• 3.2.1 细菌的计数32-33
• 3.2.2 原生动物的计数33
• 3.2.3 水质指标的检测33-34
• 3.2.4 污泥指标的检测34
• 3.2.5 相关性分析34-35
• 3.3 结果和讨论35-43
• 3.3.1 细菌的丰度35-37
• 3.3.2 原生动物的丰度37-39
• 3.3.3 噬菌体丰度与细菌和原生动物的相关性研究39-40
• 3.3.4 工艺流程与噬菌体丰度的相关性研究40-41
• 3.3.5 进水水质与噬菌体丰度的相关性研究41-42
• 3.3.6 污泥性能与噬菌体丰度的相关性研究42-43
• 3.3.7 运行操作与噬菌体丰度的相关性研究43
• 3.4 小结43-45
• 第四章 污水处理系统中噬菌体的分离培养与鉴定45-61
• 4.1 前言45
• 4.2 材料和方法45-50
• 4.2.1 培养基及试剂的配制45-46
• 4.2.2 分离优势菌种46
• 4.2.3 分离噬菌体46-47
• 4.2.4 宿主菌 DNA 的提取与鉴定47-48
• 4.2.5 噬菌体基因组核酸的制备48-49
• 4.2.6 噬菌体透射电镜观察49-50
• 4.3 结果和讨论50-59
• 4.3.1 污水厂活性污泥中噬菌体多样性50-51
• 4.3.2 宿主菌的鉴定51-52
• 4.3.3 噬菌体的鉴定52-59
• 4.3.4 噬菌体基因组核酸大小59
• 4.4 小结59-61
• 第五章 污水处理系统中噬菌体与宿主菌的侵染关系研究61-67
• 5.1 前言61
• 5.2 材料和方法61-62
• 5.2.1 宿主菌生长曲线的测定61
• 5.2.2 宿主菌菌龄对噬菌体侵染宿主菌影响的测定61
• 5.2.3 浓度比对侵染效果影响的测定61-62
• 5.2.4 噬菌体宽宿主范围的测定62
• 5.3 结果和讨论62-65
• 5.3.1 宿主菌生长曲线62
• 5.3.2 宿主菌菌龄对噬菌体侵染的影响62-63
• 5.3.3 浓度比对侵染效果的影响63-64
• 5.3.4 噬菌体的宿主特异性64-65
• 5.4 小结65-67
• 第六章 结论67-69
• 6.1 结论67-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间发表的学术论文目录76-77

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