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研究论文复合池塘循环水养殖系统微生物群落结构分析姚延丹1,2, 李谷1, 陶玲1, 李晓莉1, 张世羊1, 赵巧玲1, 林玉良11. 中国水产科学研究院 长江水产研究所, 湖北 荆州434000; 2. 上海海洋大学 水产与生命学院, 上海 201306摘要: 于2008年6至10月逐月调查研究了新型复合池塘循环水养殖系统各塘水体理化和微生物分子特征。通过提取水样中细菌总DNA, 扩增其16S rDNA基因V3区, 再经DGGE分析获得图谱, 选择其中主要的13条特征条带进行克隆测序。研究结果表现为, 随水流方向(P1→P5), 各循环塘溶氧(DO)和透明度(SD)依次呈明显下降趋势, TP和CODMn水平呈明显上升趋势; 与对照塘相比, 循环塘DO和SD升高, CODMn和营养盐水平降低。而NH4+-N、DGGE图谱分析显示, 各养殖塘微生物种类丰富, 循环塘与对照塘的群落结构存在明显差异, 且差异主要表现在较弱的条带上; 13条特征条带的测序结果表明, 池塘优势菌群分属4个门: 放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes), 其中有2条属于蓝细菌门的条带特定分布于对照塘。典型对应分析(CCA)排序结果显示, DGGE图谱条带分布与理化因子密切相关。与传统池塘养殖相比, 该养殖模式有助于改善养殖池塘微生态环境。本研究旨为池塘微生物群落结构及其功能关系研究提供借鉴。[中国水产科学, 2011,18(2): 407?415]关键词: 复合池塘循环水养殖系统; 微生物群落结构; 人工湿地; DGGE中图分类号: S94 文献标识码: A 文章编号: 1005?8737?(2011)02?0407?09复合池塘循环水养殖系统(Integrated Pond Recirculating Aquaculture System, IPRAS)是运用生态学原理, 将人工湿地、生态沟渠、生物塘等生态工程技术和池塘养殖有机结合构建的一种具有节水和生态安全的新型池塘养殖系统[1]。研究结果表明, 该系统作为一种新的池塘养殖生产方式, 在提高养殖产品品质, 改善养殖产品质量, 节约水资源及有效解决废水排放等方面均具有明显的理论和实践意义[2]。微生物作为营养物质的分解者和转化者、物质和能量的贮存者[3?4]以及食物链中重要生产者[5], 在池塘养殖过程中具有重要作用, 它的群落结构不仅构成水体物质循环基础, 而且明显指示水环境质量变化[6]。传统微生物种群结构研究一直建立在传统分离和培养方法上, 这种方法费时费力, 培养种群数量有限, 不能代表整个微生物群落结构。变性梯度凝胶电泳(Denatured Gradient Gel Electrophoresis, DGGE)是基于16S rDNA 保守性的DNA指纹技术, 能避开分离培养途径的不足, 可以原位研究微生物群落结构组成。该技术从1993年被Muyzer等[7]首次用来分析土壤环境微生物区系以来, 已被广泛应用于各种环境微生物生态学研究[8], 并已发展成为目前研究微生物群落结构的主要分子生物学方法。PCR-DGGE技术可以使碱基序列稍有区别的PCR扩增产物在变性剂浓度逐步提高的聚丙烯酰胺凝胶中具有不同的收稿日期: 2010?06?08; 修订日期: 2010?08?23.基金项目: 农业部农业科技成果转化资金项目(2008GB23260394); 农业部现代农业产业技术体系建设专项资金资助项目(NYCYTX-49); 中央级公益性科研院所基本科研业务费; 中国水产科学研究院渔业水体净化技术和系统研究重点开放实验室开放基金项目(FWT-200701) .作者简介: 姚延丹(1984?), 女, 硕士研究生. E-mail: 通讯作者: 李谷, 研究员. Tel: ; E-mail: 中国水产科学 第18卷迁移位点, 从而实现不同序列的分离。与传统的微生物分离培养技术相比, 具有快速、准确的特点, 为微生物群落结构和功能解析提供了强大的技术手段[9]。本研究利用PCR-DGGE技术, 通过对比分析新型复合池塘养殖系统和传统池塘养殖系统微生物群落结构特点, 以期为进一步优化系统构建与运行提供科学依据。地由一组L×W×H为30 m× m× m的床体, 填埋碎石作为基质, 深度 m, 沿水流方向分别栽种美人蕉(Canna indica)、鸢尾(Iris tectorum)和菖蒲(Acorus calamus) 3种湿生植物
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水生物处理实际是水体自净的强化 ，在去除了污水中的污染物后 ，必须将微生物从水中分离出来 ，这种分离主要是通过微生物本身的絮凝和原生动物、轮虫等的吞食作用完成的。本文主要介绍微生物在生活污水处理中的应用，及几种主要的污水生物处理技术。 生活污水可生化性相对较高，所以采用生化法处理效果比较好。大多数城市污水处理厂的原水主要是生活污水，其中掺杂的工业污水只占相当小的一部分，所以生化法一直是城市污水处理厂的首选工艺。 生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物和有机物。无机物如氯化物、硫酸盐、磷酸盐和钠、钾、钙、铁等碳酸盐，有机物有纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖，形成赤潮和水华。 利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的。微生物能从污水中摄取糖，蛋白质，脂肪，淀粉及其它有机化合物作为微生物的营养物质，经过一系列的酶促反应，这些有机物在微生物体内得到分解利用，有些合成微生物自身的结构和功能物质，有些则为微生物提供所需的能量。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,污水生物处理方法分为好氧生物处理和厌氧生物处理. 好氧生物处理是在水中有溶解氧存在的条件下，借好氧和兼性厌氧微生物(其中主要是好氧菌)的作用来进行的。在处理过程中，绝大多数的有机物都能被相应的微生物氧化分解。用好氧法处理污水，基本上没有臭气，处理所需的时间比较短，如果条件适宜，—般可去除BOD九成以上 。 厌氧生物处理是在无氧的条件下，借厌氧和兼性厌氧微生物(其中主要是厌氧菌)的作用来分解污水中有机物的，也称厌氧消化或厌氧发酵。厌氧生物处理主要应用于有机污泥和高浓度有机污水的处理。由于是密闭发酵，所以在处理过程中不影响周围环境；同时隔绝空气又加以高温发酵，可以钉死寄生虫卵和致病菌；并且可以产生生物能源甲烷。因此厌氧消化法近年来渐渐受到重视，但由于所需时间长，对设备要求严格，因而影响其迅速推广。 在污水处理中，通常是以有机物在氧化过程中所消耗的氧量这一综合性指标来表示有机污染物的浓度，如生化需氧量和化学需氧量。生化需氧量是指在特定的温度和时间微生物分解污水中有机物所消耗的氧量，称为生化需氧量。生化需氧量约占生化需氧总量的一大半，故采用生化需氧量来表示污水中可降解有机物的浓度是比较合适的。但污水中有机物并不是都能较快降解的，在工业废水中，可以结合化学需氧量等指标表示有机污染物的浓度。 只有生化需氧量高的废水才适宜采用生物处理，化学需氧量很高但生化需氧量不高的废水不宜采用生物处理。对于有毒的废水，只要毒物能降解，就可用生物法处理，关键是控制毒物浓度和驯化微生物。 污水生物处理方法包含活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化法、厌氧生物化学法、固定化微生物法，生物处理法通常配合化学混凝处理效果更好，化学混凝药剂处理法资料至望采纳.
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