垃圾堆填區(qū)滲濾液中真細(xì)菌遺傳多樣性及分子系統(tǒng)學(xué)研究.pdf

1、作為一種簡(jiǎn)單而有效的生物處理過(guò)程，土地填埋已經(jīng)被大規(guī)模應(yīng)用，以減少有機(jī)廢物所造成的環(huán)境污染。然而，到目前為止國(guó)際上對(duì)垃圾堆填區(qū)中起重要作用的關(guān)鍵微生物類(lèi)群的了解仍然十分有限。本論文應(yīng)用16S rRNA基因作為分子標(biāo)記，對(duì)兩種不同類(lèi)型的垃圾填埋場(chǎng)(回灌式和傳統(tǒng)型)滲濾液中真細(xì)菌群落的組成及多樣性進(jìn)行了深入研究。進(jìn)一步，分別以amoA和nosZ兩個(gè)基因作為氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的分子標(biāo)記，分析比較了三種不同類(lèi)型垃圾堆填區(qū)中參與氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程的

2、微生物群落的結(jié)構(gòu)及多樣性。具體內(nèi)容如下： (1)李坑回灌式垃圾填埋場(chǎng)滲濾液中真細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性。通過(guò)16SrRNA基因的克隆，文庫(kù)構(gòu)建，序列測(cè)定和分子系統(tǒng)發(fā)育分析表明：李坑真細(xì)菌文庫(kù)中的許多細(xì)菌序列和公共數(shù)據(jù)庫(kù)中序列的相似性處于一個(gè)相對(duì)低的水平。在有效分析的195個(gè)克隆子中，總共有103個(gè)序列型。大約90﹪的序列型歸到Low-G+C gram-posirive bacteria，the Chlamydiae/Verrucom

3、icrobia group和Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides(CFB)group這3個(gè)類(lèi)群，相應(yīng)克隆子所占的比例是53﹪，21﹪和19﹪。另外占全部克隆子7﹪的10個(gè)序列型則分布在已知的真細(xì)菌類(lèi)群：Planctomycetes，Spirochaetes，Proteobacteria以及Actinobacteria，和最近提出的兩個(gè)候選類(lèi)群：OP9和OP11。其中豐度最高的序列型占不到文庫(kù)全部克隆子的10

4、﹪，而且豐度最高的15個(gè)序列型至少占了全部克隆子的47﹪。一些已經(jīng)能被清楚歸類(lèi)到種屬或分類(lèi)單元的序列被鑒定是屬于厭氧消化系統(tǒng)。 (2)狗仔坑傳統(tǒng)型垃圾填埋場(chǎng)滲濾液中真細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性。通過(guò)構(gòu)建16S rRNA基因文庫(kù)，隨機(jī)挑取克隆子進(jìn)行一端序列測(cè)定并進(jìn)行分類(lèi)，在138個(gè)隨機(jī)挑取的克隆子中分成了76個(gè)序列型。序列型代表進(jìn)一步的全序列測(cè)定和分子系統(tǒng)發(fā)育分析表明：超過(guò)90﹪的克隆子歸到Low-G+C gram-positive b

5、acteria(38.4﹪)，Proteobacteria(35.5﹪)，Cytophaga-Flexibacter-Bacteroides(CFB)group(11.6﹪)和Spirochaetes(5.1﹪)這四個(gè)類(lèi)群。小部分歸到Verrucomicrobia group(2.9﹪)，candidate divisions OP11(2.2﹪)，而green nonsulfur bacteria，Cyanobacteria和Deni

6、tromonas Thermus group的比例都小于1.0﹪。盡管有一些序列和已知厭氧系統(tǒng)中的種屬或已知功能的類(lèi)群聚類(lèi)，但是大部分的序列都和已經(jīng)公布在公共數(shù)據(jù)庫(kù)里面的數(shù)據(jù)僅有較低的相似性，并且是屬于未知的分類(lèi)單元。這樣的結(jié)果就說(shuō)明，在狗仔坑傳統(tǒng)型垃圾填埋場(chǎng)滲濾液中真細(xì)菌群落的遺傳多樣性比先前預(yù)想的要復(fù)雜得多，大部分仍然未知。 (3)不同類(lèi)型垃圾堆填區(qū)中氨氧化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)及其多樣性。雖然最近的一些研究表明在垃圾填

7、埋場(chǎng)環(huán)境檢測(cè)到高水平的N<,2>O排放，然而，在其中參與有關(guān)氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程的微生物群落的結(jié)構(gòu)及多樣性目前仍然是未知的。本研究首次揭示，類(lèi)似的未知微生物類(lèi)群參與了這些厭氧系統(tǒng)內(nèi)部氮素轉(zhuǎn)化的過(guò)程。所獲得的amoA基因序列均可歸入β-變形細(xì)菌亞門(mén)的歐洲亞硝化單胞菌簇，雖然與先前報(bào)道的來(lái)自污水處理廠的環(huán)境克隆子具有較高的序列相似性，但這些amoA基因序列和已知的氨氧化真細(xì)菌僅具有較遠(yuǎn)的分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。而所有的，mosZ基因序列僅與γ-變形細(xì)菌亞