聚糖菌反硝化功能解析及套用基礎研究

《聚糖菌反硝化功能解析及套用基礎研究》是依託中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院，由王景峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：聚糖菌反硝化功能解析及套用基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王景峰
• 依託單位：中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院

中文摘要

本項目利用現代生命科學技術研究聚糖菌的反硝化功能，通過全面解析反硝化聚糖菌（DGAOs）基於胞內儲存物質的脫氮代謝機制和種群特徵，闡明聚糖菌反硝化的作用機理。本項目以聚糖菌/反硝化聚糖菌為研究對象，利用元素標記技術確證反硝化聚糖菌碳循環和氮循環的代謝偶聯，並確定DGAOs的反硝化代謝產物，評價DGAOs的脫氮效率；利用蛋白質組技術研究反硝化聚糖菌新的特異性酶，並進行分離、純化和鑑定；利用基因組和相關技術，研究反硝化聚糖菌基因組表達差異，建立反硝化聚糖菌基因文庫；並對聚糖菌顆粒污泥同步硝化反硝化進行套用基礎研究；最終建立以聚糖菌為核心和優勢菌群的污水生物處理新技術，為拓展生物脫氮領域新的研究方向奠定理論和技術基礎，同時，對於合理評價聚糖菌在污水生物處理過程（包括生物除磷/反硝化除磷系統）中的作用和地位具有重要的科學意義。

結題摘要

在現代污水生物處理過程中，胞內儲存是微生物對碳源和能源合理而有效的利用方式，利用微生物胞內儲存的代謝機制（無論是以聚磷還是以糖原為能量來源）本身具有高效、節能的可持續發展特徵。與胞內儲存為代謝特徵的生物除磷一直是水污染控制領域的研究熱點，尤其是近年來生物除磷領域中反硝化聚磷菌（DPAOs）的發現引起了研究者們極大關注，它將生物除磷和脫氮兩個原本認為彼此獨立的過程合而為一，以“一碳兩用”的方式同步吸收磷及還原硝酸鹽/亞硝酸鹽。這推動了生物除磷脫氮研究的一次飛躍式發展。然而，關於聚糖菌生物代謝途徑中碳、氮循環偶聯的研究往往被研究者忽視。因此，本課題通過全面解析反硝化聚糖菌（DGAOs）基於胞內儲存物質的脫氮代謝機制和種群特徵，為建立以聚糖菌為核心和優勢菌群的污水生物處理新技術奠定理論和技術基礎。課題主要進行了以下研究：建立特殊厭氧/好氧運行方式的聚糖反應器系統；以聚糖菌/反硝化聚糖菌為研究對象，利用15N穩定元素標記技術確證反硝化聚糖菌碳循環和氮循環的代謝偶聯，並確定DGAOs的反硝化代謝產物，評價DGAOs的脫氮效率，並對聚糖菌顆粒污泥同步硝化反硝化進行套用基礎研究；利用基因組和相關技術，研究反硝化聚糖菌基因組表達差異，並通過對反應器運行過程中，絮狀污泥顆粒化以及反應器的聚糖菌特點，對微生物菌群變化特徵進行微生物多樣性分析，並進一步分析比對了聚糖菌與聚磷菌的微生物種群特點；利用FISH技術對顆粒污泥內氨氧化菌的分布進行了研究；根據反應器中污泥的變化特性研究了反應器絮狀污泥顆粒化進程，並對聚糖菌顆粒污泥在膜生物反應器中的污泥胞外聚合物變化特徵進行研究；課題通過上述研究不僅對於進一步揭示聚糖菌在污水生物處理中的生理生化特徵具有重要的研究意義，同時對於與之密切相關的生物除磷系統的深化研究，乃至拓展生物脫氮領域的研究方向均具有重要的科學意義和價值。