浮霉菌门严格厌氧产氢细菌(Thermopirellula anaerolimosa)的分离及其生理特性

[目的]厌氧颗粒污泥中含有大量未知微生物资源,利用低浓度底物及添加抗生素的培养基进行厌氧发酵细菌的筛选,并对分离菌株进行生理生化特性研究.[方法]利用系列稀释法及亨盖特厌氧滚管技术从制糖废水厌氧处理反应器的颗粒污泥中分离到一株高温厌氧产氢细菌VM20-7T,通过16S rRNA基因序列同源性确定其系统发育地位.[结果]菌株VM20-7T为高温、严格厌氧、革兰氏阴性梨形细菌,细胞大小为(0.7-2.0)μm×(0.7-2.0) μm,不运动,不产芽胞.其生长温度范围为35℃-50℃(最适温度45℃),pH范围为6.0-8.3(最适pH7.0-7.5),NaCl耐受范围为0％-0.5％(w/v,最适浓度0％).菌株VM20-7T可利用葡萄糖、麦芽糖、核糖等多种糖类为唯一碳源生长,葡萄糖发酵终产物是乙酸和H2.该菌株不利用硝酸盐、硫酸盐等作为电子受体生长.G+C含量为60.9 mol％,16S rRNA基因序列同源性显示菌株属于浮霉菌门,但与已培养菌株的同源性较低,与梨形菌属一红小梨形菌属-芽殖小小梨形菌属(Pirellula-Rhodopirellul -Blastopirellula,PRB)分支的亲缘关系最近,但序列相似性也仅为82.7％-84.3％.[结论]利用低浓度糖类并添加抗生素分离厌氧颗粒污泥中的微生物,获得了浮霉菌门首例严格厌氧细菌VM20-7T.生理生化特性和系统发育分析显示,菌株VM20-7T为浮霉菌目的新属新种,命名为Thermopirellula anaerolimosa.该菌株的菌种保藏号为CGMCC 1.5169T=JCM 17478T=DSM 24165T.     

纳米铁氧化物对Pelotomaculum schinkii培养系丙酸厌氧降解产甲烷的影响

微生物能利用导电材料进行电子传递,提高种间电子传递效率。铁基纳米导电物质可以加速土壤及厌氧消化系统中微生物间的种间电子传递,促进有机废弃物的产甲烷过程。前期获得了厌氧丙酸富集培养系,互营丙酸氧化菌（Pelotomaculum schinkii）在培养系中占优势,本研究考察了10~4 000 mg/L 纳米铁氧化物对丙酸降解产甲烷过程的作用及微生物的影响。结果表明,低浓度的铁基纳米材料对丙酸降解有一定的促进作用,而高浓度会抑制产甲烷：10~1 000 mg/L纳米Fe₃O₄对产甲烷无明显影响,1 500~4 000 mg/L最大产甲烷速率抑制了26%~80%,延滞期增加了174%~222%;10~200 mg/L纳米Fe₂O₃使最大产甲烷速率提高了21%~29%,1 500~4 000 mg/L最大产甲烷速率抑制了48%~58%,延滞期增加了29%~85%。微生物群落解析结果表明,与对照相比,10~1 000 mg/L纳米Fe₂O₃使P. schinkii相对丰度略有增加,而4 000 mg/L纳米₃O₄/Fe₂O₃使P. schinkii的相对丰度下降了70.7%和55.9%,说明高浓度纳米铁氧化物会抑制P. schinkii的活性,导致丙酸降解及产甲烷速率降低。     

复合碳源培养对酒糟厌氧消化液中丙酸互营氧化菌及群落结构的影响

丙酸累积是影响厌氧消化系统稳定性的主要因素,为了考察酒糟厌氧消化过程中间代谢产物的累积情况,以总固体含量(TS)（质量分数） 5%和7%的白酒糟为发酵原料进行了批次试验。结果表明,乙酸(最高浓度33~129 mmol/L)、丙酸(39~61 mmol/L)、丁酸(5~44 mmol/L)和15种氨基酸(0.01~0.3 mmol/L)为主要中间代谢产物。为了探究其中关键的丙酸降解菌群,以酒糟原始沼液JO为植种源,10 mmol/L丙酸和0.1 mmol/L混合氨基酸为复合碳源进行富集培养,获得中温厌氧丙酸-氨基酸培养系JO-AP。高通量测序分析表明,互营丙酸降解菌与厚壁菌门（Firmicutes）的丙酸厌氧降解菌（Pelotomaculum schinkii）近缘,16S rRNA基因相似性100%,占细菌总丰度的16.7%。对比酒糟原始沼液JO、丙酸培养系JO-P及丙酸-氨基酸培养系JO-AP中的主要功能菌群,发现采用单一碳源和复合碳源获得的优势互营丙酸降解菌不同;传统培养与分子生物学技术相结合可以更全面地掌握系统中的微生物群落组成。