不同pH缓冲液对由乙酸产甲烷菌群结构的影响

摘要

[目的]研究不同pH缓冲液对乙酸产甲烷过程及对细菌和古菌群落结构的影响.[方法]分别添加磷酸盐(PB)、4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)、哌嗪-1,4-二乙磺酸(PIPES)和NaHCO3/CO2缓冲液到乙酸产甲烷菌系中,定期监测甲烷产生趋势,到稳定期后收集菌体,进行16S rRNA基因的末端限制性片段多态性分析(T-RFLP).[结果]发现PB组的乙酸产甲烷菌系延滞期约为40d,显著高于其他组的20-24 d(P＜0.05);NaHCO3/CO2组乙酸转化为甲烷的比例为(88.3±0.5)％,显著高于其他组的77％-81％ (P＜0.05);不同缓冲液组的最大甲烷比生长速率为0.46-0.57 d-1(P＞ 0.05);NaHCO3/CO2组的细菌群落变化最明显,主要是未培养细菌(unclassified bacteria)、螺旋菌科细菌(Spirochaetaceae)和未培养WWE1类群的丰度较其他组分别增加到(1 5.5±9.4)％、(7.3±4.6)％和(17.6±6.3)％,而互养菌科(Synergistaceae)的细菌丰度降低到(8.9±8.1)％.AC+PB组中的古菌类群发生了明显变化,以竹节状甲烷鬃毛菌(Methanosaeta harundinacea)相关的产甲烷古菌占主导(97±2％),而在HEPES、PIPES和NaHCO3/CO2组和不加缓冲液组中同时存在两类乙酸营养型产甲烷古菌M.harundinacea和联合鬃毛甲烷菌(Methanosaetaconcilii),以及属于甲烷杆菌目(Methanobacteriales)的氢营养型产甲烷古菌.[结论]在乙酸产甲烷菌系中加入PB增加了甲烷产生的延滞期,加入NaHCO3/CO2增加了甲烷产量,但是添加pH缓冲液不会影响到菌系的最大甲烷比生长速率.加入PB和NaHCO3/CO2都会显著改变微生物的菌群结构.这些研究为设计适宜的产甲烷菌系生长条件提供了参考.