铅存在极限条件下水体生物膜中抗性菌的培养和筛选

摘要

随着城市人口的剧增、工业进程的加快，重金属污染物通过各种途径进入水体，破坏生态环境、危害人体健康。 本课题以大连经济技术开发区某水质净化厂的活性污泥接种培养的生物膜中微生物菌群作为研究对象，基于生物膜对水体中污染物具有的吸附或富集作用，选用不同培养基，对生物膜中的微生物菌群在铅存在极限条件下进行驯化，从中筛选、纯化优势菌株。将优势菌株作铅吸附能力的对比实验，从中得到高耐受性、高吸附性的优势菌株。通过16SrDNA测序与NCBI数据库资源对比，分析其同源性，鉴定高效菌株的菌属。其中1D菌株与已知的粘质沙雷氏菌属(Serratiamarcescens)同源，4D菌株与已知的克雷伯氏菌属(Klebsiella)同源。并两者分别与一些来源于生物样品的未命名菌株同源。研究表明其生化特征与相应菌属符合。将其应用于含铅废水的处理，纯菌株生物膜、两者兼育生物膜对铅、COD的去除率大于90％，而未经驯化的生物膜对铅、COD的去除率仅在50-60％。 本课题的主要工作： (1)采用4种培养基，在铅存在极限条件下进行菌群的平行逐级驯化。结果表明铅浓度逐增情况下，4种培养基中菌群的生长基本处于稳定的状态，菌群具有了高耐受能力。 (2)将驯化过的菌群采用常规稀释法和平板纯培养法纯化单菌株，得到的菌群具有不同的形状、大小、颜色、生长速度的菌落特征，表明驯化时生长环境对菌群微生物的生长存在着不同程度的影响。在革兰氏染色的实验中，菌群以革兰氏阴性菌为主，也验证了铅的存在使得菌群微生物向着革兰氏阴性的方向迁移。经逐步纯化从4种培养基中共计分离40个菌株。通过对其进行铅吸附能力的比较，得到4株具有高耐受性、高吸附性能的单菌株，其中吸附能力分别为1F23.72mg/g菌体；2G32.66mg/g菌体；3B6.10μg/108个菌体；4D34.5mg/g菌体。 再用电化学方法进行铅吸附量测定的复筛，最终确定耐受性、吸附性高的优势菌株4D。 (3)将4D和具有很强的环境适应能力、较强的生长能力的1D菌株通过16SrDNA测序与NCBI数据库中具有同源性的16SrDNA序列进行对比(Blast)，确定优势菌株的种属。初步断定1D为粘质沙雷氏菌属(Serratiamarcescens)、4D为克雷伯氏菌属(Klebsiella)。目前粘质沙雷氏菌属、克雷伯氏菌属均未被应用于铅相关的研究中。 (4)对所筛选的优势菌株单菌育膜、两者兼育生物膜与未进行驯化的生物膜作含铅废水的处理。优势菌株单菌种育膜与混合生物膜对实际污水处理8天以上，铅、COD的去除率在均在90％以上，而未经驯化的生物膜对铅、COD的去除率仅在50-60％。 本课题的创新点： (1)研究并总结了自然水体生物膜中微生物菌群驯化及优势菌株筛选的较为成熟和简洁的方法。 (2)得到极限条件下对铅具有高吸附性、高耐受性的优势菌株。 (3)采用生物技术手段对菌种进行菌属鉴定。目前并未发现所属的粘质沙雷氏菌属、克雷伯氏菌属用于铅的相关研究。 (4)优势菌株单菌种育膜与两者兼育生物膜对铅、COD的去除率均在90％以上，为用新型微生物吸附剂去除废水中的重金属的实际应用提供基本实践和理论依据。若能将其应用于构建基因工程菌当中，将对环境中重金属污染的治理具有广阔前景。

目录

文摘

英文文摘

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1前言

2生物膜的培养及微生物菌群的驯化

3菌株的纯化与筛选

4优势菌株的菌种鉴定

5优势菌生物膜对含铅废水中铅去除能力研究

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢