基于高通量测序技术研究环境微生物群落结构特征

摘要

采用高通量测序技术对序批式反应器（R1、R2处理）中微生物群落结构的演变及多样性进行分析，同时对细菌群落与人工模拟番茄酱废水水质相关性进行分析，对微生物酶进行预测。结果表明：微生物菌群在门、纲和属水平上存在显著差异，其中门类水平上，Proteobacteria（变形菌门）和Bacteroidetes（拟杆菌门）为优势菌门；纲水平上，Betaproteobacteria（β-变形菌纲）、Alphaproteobacteria（α-变形杆菌纲）和Bacteroidia（拟杆菌纲）为优势菌纲；属水平上，Zoogloea（动胶菌属）和Flavobacterium（黄杆菌属）为优势菌属。在颗粒形成初期至稳定期，R1、R2中Proteobacteria、Bacteroidetes、Betaproteobacteria、Alphaproteobacteria、Bacteroidia、Zoogloea和Flavobacterium丰度变化分别为1.75%、-7.20%、35.49%、0.12%、-15.23%、-3.11%和-5.23%;1.78%、-2.00%、33.11%、-0.54%、-14.80%、-2.87%和6.13%,各处理的丰度变化较小，丰度差异见于Alphaproteobacteria、Bacteroidia和Flavobacterium。相关性分析表明，Sphingobacteriia和Negativicutes与NH₃-N和PO₄^3--P、Flavobacteria与COD呈显著负相关，Gammaproteobacteria、Clostridia与COD和NH₃-N呈显著正相关，Betaproteobacteria与PO₄^3--P呈显著正相关。Proteobacteria具有脱氮作用，Bacteroidetes与EPS的降解等有关，Acidobacteria对絮体污泥的初始凝聚具有积极作用。絮体期的污泥还存在Anaerolineae, Anaerolineae有利于絮体污泥的沉降。Delta-9 desaturase（硬脂酰辅酶A脱氢酶，ó-9脱氢酶）和transport system permease protein（系统通透酶蛋白）丰度较高，lactocepin（乳酸菌素）、linoleoyl-CoA desaturase（亚油酰辅酶A脱氢酶）和ribosomal protein S6 modification protein（核糖体蛋白S6修饰蛋白）变化最显著，但整个体系中的微生物酶保持有类似的功能。

关键词

好氧颗粒污泥 / 高通量技术 / 微生物菌群 / 番茄酱废水 / 微生物酶