PCR-DGGE研究亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌多样性.docx

PCR-DGGE研究亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌多样性
1.绪论
氮是植物生长的一个重要元素，生态系统的健康和稳定都与氮循环密切相关。然而，氮的排放和释放过程容易造成环境的污染，其中，氮的过度富集和排放成为城市和乡村生活污染物处理的一个突出问题。脱氮技术是目前处理氮污染效果最好的方法之一。在脱氮工艺中，亚硝化-电化学反硝化是新兴的一种自养脱氮技术，可通过细菌的代谢过程实现对污染物的去除。PCRDGGE技术的使用可以对细菌多样性进行研究，从而为生物反应器设计等提供更多的理论支持和可靠数据。
2.理论基础
亚硝化-电化学反硝化是一种自养脱氮技术，长期以来受到了广泛关注。在这种技术中，先将氨氧化细菌将氨氮氧化为硝酸盐，然后再利用电化学方法将硝酸盐还原成N2产物，从而实现自养脱氮的目的。在此过程中，细菌起到了关键性的作用，其中包括亚硝化细菌、硝化细菌、反硝化细菌等。这些细菌的代谢过程可以通过电化学反应进行调控。PCRDGGE技术是一种基于PCR扩增DNA序列的方法，可以对细菌多样性进行研究，从而为自养脱氮工艺提供更为详尽的数据支撑。
3.实验方法
本实验的样品来源于自养脱氮反应器，在实验的过程中，按照以下步骤开展实验：
1）样品的处理：将反应器中的样品进行采样，即粘液和管质；离心样品后取上清液，将其保存在1.5mL离心管中；
2）细胞质解：取10μL的粘液或者管质液，加入50μL溶胀缓冲液中，将样品与40μL的硅烷烷联水混合后封管，加热于95℃下反应30min，然后离心；
3）PCR扩增：将处理后的上清液作为PCR反应的模板，使用16SrDNA通用引物对DNA进行扩增；
4）DGGE分析：将PCR扩增产物附着于DGGE凝胶，通过电泳进行分离；
5）序列分析：将目标序列进行PCR扩增后进行定向测序，再将序列与数据库中的序列比对，最终进行多样性分析。
4.实验结果
通过PCR-DGGE技术，本实验成功地分离出了大量的菌株多样性。实验得出的结果表明，自养脱氮反应器中存在多种细菌，包括亚硝化细菌、硝化细菌、反硝化细菌等。这些细菌的存在和代谢过程，解释了亚硝化-电化学反硝化工艺的高效性和可靠性。此外，在实验过程中还发现了大量未知的微生物物种，这些物种的发现将为研究自养脱氮技术的完善提供更多的可能性。
5.结论
在本实验中，成功地利用PCR-DGGE技术研究了亚硝化-电化学反硝化全自养脱氮工艺中的菌群多样性。实验表明，在反应器中存在多种细菌，在脱氮过程中发挥着关键性的作用。此外，还发现了大量未知的微生物物种，这些物种的存在和代谢，为自养脱氮技术的优化和完善提供了更广泛的研究可能性。