2016-06-17
派森(sen)諾生物與西安交通大(da)學舒敦濤教授共同(tong)合作，在《Bioresource Technology》（影響因(yin)(yin)子(zi)4.494）發表論文，報道了厭氧活性污泥(ni)中微(wei)(wei)生物群落組(zu)成，并建立了功能(neng)基(ji)因(yin)(yin)與細(xi)菌豐(feng)度的聯(lian)系。
一、研究背景：
隨著我國自然環境(jing)的惡(e)化，霧霾等環境(jing)問題的日漸突出，環境(jing)的保護與治(zhi)理成為科研工作者(zhe)關(guan)注的焦點。
污(wu)水(shui)處理(li)按照(zhao)其作(zuo)用可分為(wei)物(wu)理(li)法、生(sheng)(sheng)物(wu)法和(he)化(hua)學法三(san)種(zhong)。其中(zhong)(zhong)利用微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)(de)新陳代謝(xie)功能(neng)(neng)，將(jiang)污(wu)水(shui)中(zhong)(zhong)呈溶解(jie)或膠體狀態的(de)(de)(de)(de)有機物(wu)分解(jie)氧(yang)化(hua)為(wei)穩定的(de)(de)(de)(de)無機物(wu)質，使(shi)污(wu)水(shui)得到凈(jing)化(hua)。常用的(de)(de)(de)(de)有活(huo)性污(wu)泥(ni)法和(he)生(sheng)(sheng)物(wu)膜法。生(sheng)(sheng)物(wu)法處理(li)程度比(bi)物(wu)理(li)法要高。而厭氧(yang)活(huo)性污(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)(de)降解(jie)效率在(zai)生(sheng)(sheng)物(wu)法中(zhong)(zhong)起(qi)著至關重要的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。但是厭氧(yang)活(huo)性污(wu)泥(ni)的(de)(de)(de)(de)菌落組成及功能(neng)(neng)方面的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)結果(guo)還(huan)相對較少(shao)。
二、研究目的：
通(tong)過宏基因組測序方法研究污水處理廠的厭氧活性(xing)污泥中微生物群落組成的，并(bing)揭示厭氧活性(xing)污泥中環(huan)境(jing)因子和微生物群落之間的關系。
三、研究方法：
本(ben)文主(zhu)要(yao)把四個工業污(wu)水(shui)處理廠和兩(liang)個生活污(wu)水(shui)處理廠作為(wei)研究(jiu)對象進行研究(jiu)。通過(guo)高通量宏基(ji)(ji)因組測序的方(fang)法(fa)，采用(yong)Roche 454 FLX+測序平(ping)臺，針(zhen)對細菌16S rRNA基(ji)(ji)因V3-V5區(qu)進行測序。另外，本(ben)文還通過(guo)Real-time PCR的方(fang)法(fa)進行了(le)(le)一些功能基(ji)(ji)因的研究(jiu)，比如AOA amoA, AOB amoA, nosZ, nirS, nirK, narG, napA, nrfA, mcrA和dsrA等，從而(er)建立(li)了(le)(le)環境因子與(yu)細菌豐度和功能基(ji)(ji)因的聯系。
四、分析內容與結果說明：
1. 本文(wen)通過RDP數(shu)據庫對454平臺測得的數(shu)據進行注釋、統計和(he)(he)分析(xi)，發現在六種樣品(pin)中變形菌門、擬桿菌門和(he)(he)厚壁菌門在微生物群落中豐度高。
; 圖1 門水(shui)平物種(zhong)多樣性組成分析(xi)
2. 作者(zhe)通過相同的(de)方法挑選其中(zhong)豐(feng)度大(da)于1%的(de)物種(zhong)分別對綱(gang)層(ceng)次(ci)(ci)、目層(ceng)次(ci)(ci)和(he)科層(ceng)次(ci)(ci)進行統(tong)計和(he)分析，其中(zhong)Acidobacteriales、Holophagales等菌都在六種(zhong)樣品(pin)中(zhong)被(bei)發現。
圖(tu)2 不同水(shui)平上細(xi)菌(jun)多樣性統計分析(xi)
3. 挑選屬(shu)層(ceng)次的(de)豐(feng)度大(da)于(yu)1%的(de)物種進(jin)行統計，并構(gou)建Heatmap圖，反映(ying)不同樣品見(jian)在(zai)屬(shu)層(ceng)次的(de)菌(jun)種構(gou)成差異。
圖(tu)3 熱圖(tu)聚類分(fen)析
4. 本文通過RDA分析研(yan)究污水處理中(zhong)活性(xing)污泥環境(jing)因子和(he)菌種(zhong)的(de)(de)關(guan)系(xi)以(yi)及環境(jing)因子和(he)AOA amoA、AOB amoA等功能(neng)基因的(de)(de)關(guan)系(xi)。發現AOA可能(neng)在活性(xing)污泥中(zhong)是(shi)兼(jian)養的(de)(de)并與起脫氮作用的(de)(de)厭(yan)氧氨(an)氧化的(de)(de)微生(sheng)物存(cun)在共生(sheng)關(guan)系(xi)。
圖4 RDA分析
五、結論
通過這些研究(jiu)和分析，揭示了(le)(le)環境因子和微(wei)生物群落之間的(de)(de)關系。另外研究(jiu)結果也推測，反硝(xiao)化細菌和厭氧氨氧化的(de)(de)細菌存(cun)在(zai)共(gong)生關系或者(zhe)具有(you)一(yi)定的(de)(de)聯系性，對于氮元素的(de)(de)去除和有(you)機質(zhi)的(de)(de)降(jiang)解也起了(le)(le)很大(da)的(de)(de)幫助作用。
原文索引：
Duntao Shu et al., “Microbial structures and community functions of anaerobic sludgein six full-scale wastewater treatment plants as revealedby 454 high-throughput pyrosequencing,” Bioresource Technology 186 (2015) 163–172.
