异养硝化细菌的分离鉴定及组合菌群硝化性能分析

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180318

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2019, Vol. 47 ›› Issue (9): 113-120.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.180318

异养硝化细菌的分离鉴定及组合菌群硝化性能分析

蒙海林刘复荣何敬愉张文艳张宏刚崔金明^†

广州中国科学院先进技术研究所，广东广州 511458

收稿日期:2018-06-28 修回日期:2018-09-21 出版日期:2019-09-25 发布日期:2019-08-01
通信作者: 崔金明(1980-)，男，博士，主要从事微生物合成生物学研究． E-mail:jm.cui@giat.ac.cn
作者简介:蒙海林(1980-)，男，博士，主要从事微生物合成生物学研究． E-mail:hl． meng@ giat． ac． cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(31670056，31870776);广东省科技计划项目(2019B030316016);广东省自然科学基金资助项目(2017A030313149);广州市科技计划项目(201803020035，201904010337)

Isolation and Identification of Heterotrophic Nitrification Bacterium and Nitrification Performance Analysis of Mixed Culture of Multi-strains

MENG Hailin LIU Furong HE Jingyu ZHANG Wenyan ZHANG Honggang CUI Jinming

Guangzhou Institute of Advanced Technology，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 511458，Guangdong，China

Received:2018-06-28 Revised:2018-09-21 Online:2019-09-25 Published:2019-08-01
Contact: 崔金明(1980-)，男，博士，主要从事微生物合成生物学研究． E-mail:jm.cui@giat.ac.cn
About author:蒙海林(1980-)，男，博士，主要从事微生物合成生物学研究． E-mail:hl． meng@ giat． ac． cn
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China (31670056，31870776)，the Science and Tech- nology Planning Project of Guangdong Province(2019B030316016) and the Natural Science Foundation of Guangdong Province (2017A030313149)

摘要/Abstract

摘要： 从养殖池塘中分离筛选具有高效降解氨氮和亚硝酸盐氮能力的异养硝化菌，并进一步研究其组合菌群的硝化性能．分别以 NH ₄ Cl 和 NaNO₂ 为唯一氮源，从高密度养殖池塘淤泥、水样和鱼体肠道样品中进行菌株分离筛选，通过 16S rDNA 测序进行菌株鉴定，并在好氧条件下考察菌株去除氨氮和亚硝酸盐氮的能力;选择降解效果较好的菌株进行定量组合培养，通过单因素实验对混合培养条件包括碳源类型、碳氮比(C/N)、盐度、初始 pH 等进行优化;在最优条件下研究单一菌株、二元组合和三元组合去除氨氮的效果以及亚硝态氮和硝态氮的积累情况．分离得到 8 株异养硝化细菌，经异养硝化性能测试获得 3 株降解氨氮和亚硝态氮效果较好的菌株，分别为巨大芽孢杆菌 W3-1、枯草芽孢杆菌 YZN-2 和植物乳杆菌 HT1-1，72h 氨氮降解率分别为 71． 2%、61． 3% 和 60． 7%，亚硝态氮降解率分别为 38． 7%、35． 6% 和 37． 6%．经过对组合菌群培养优化后，得出以下结果:以柠檬酸钠为碳源，C/N 为 20，NaCl 质量浓度为 5 g/L，初始 pH 值为 6 时，24 h 内的平均降解速率达2． 05mg/(L·h^－1 );单一菌株与二元和三元定量组合在培养前期 9 h 内氨氮降解速率有显著差异，W3-1 单独培养的降解速率为1．61mg/(L·h^－1 )，而 W3-1 + HT1-1 的降解速率提高到2．51mg/(L·h^－1 )，W3-1 + YZN-2 + HT1-1 的速率提高到2．49mg/(L·h^－1 )．由上述结果可知，菌株 W3-1、YZN-2 和 HT1-1 脱氮能力较强，其中植物乳杆菌和芽孢杆菌组合在前期有利于提高芽孢杆菌氨氮降解速率．本研究的结果为污水处理工艺中硝化系统的快速启动以及脱氮菌剂的开发提供了理论参考．

关键词: 异养硝化菌, 分离和鉴定, 氨氮和亚硝酸盐氮, 混合培养

Abstract: Heterotrophic nitrifier with high ammonium and nitrite nitrogen removal ability was isolated from the aquaculture pond，and the nitrification performance of mixed culture of multi-strains was studied． The strains were isolated from sediment，waters and intestinal tract of fish samples in the high density aquaculture ponds by enriching with NH ₄ Cl and NaNO₂ as a sole nitrogen source respectively and identified by sequence analysis of 16S rDNA． Ammonium and nitrite nitrogen removal ability was investigated under aerobic conditions． The selected strains were quantitatively mixed to evaluate the ammonium removal efficiency under different culture conditions such as carbon source，C/N ratio，initial pH，and NaCl concentration． The nitrifying characteristics were investigated of single， pairwise，three-member microbial community under the optimal conditions． Eight heterotrophic nitrobacteria were isolated and three strains showed the higher ability of removing ammonium and nitrite nitrogen belonged to Bacillus megaterium (W3-1)，B． subtilis (YZN-2) and Lactobacterium plantarum subsp． (HT1-1)，respectively． The NH₄⁺ -N removal efficiency was 71. 2%，61. 3% and 60. 7%，while NO ₂^－ -N removal efficiency was 38. 7%， 35. 6% and 37. 6%，respectively． After the optimization of mixed culture，the results show that under the condi- tions of sodium citrate as carbon source，C/N for 20，NaCl concentration for 5 g/L and pH 6，the mean ammoni- um removal rate is 2. 05 mg/ (L·h ^－1 ) in 24 hours． In the community of W3-1 + HT1-1 and W3-1 + YZN-2 + HT1-1，the ammonium removal rate is promoted by HT1-1 at the early stage，e． g． the average ammonium re- moval rate of W3-1 alone is 1. 61 mg/ (L·h^－1 ) during first 9 h，while the rate of W3-1 + HT1-1 and W3-1 + HT1-1 + YZN-2 raise to 2. 51 mg/ (L·h^－1 )，and 2. 49 mg/ (L·h^－1 )，respectively． The above results in- dicate that the strains of W3-1，YZN-2 and HT1-1 show higher heterotrophic nitrification ability than others． The ammonium removal rate of B． subtilis is improved by combination with L． plantarum． The research provides necessary theoretical reference for the fast start of nitrification system in the sewage treatment process and the deve- lopment of nitrifier agents．

Key words: heterotrophic nitrifier, isolation and identification, ammonium and nitrite nitrogen, mixed culture

中图分类号:

蒙海林刘复荣何敬愉张文艳张宏刚崔金明. 异养硝化细菌的分离鉴定及组合菌群硝化性能分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(9): 113-120.

MENG Hailin LIU Furong HE Jingyu ZHANG Wenyan ZHANG Honggang CUI Jinming. Isolation and Identification of Heterotrophic Nitrification Bacterium and Nitrification Performance Analysis of Mixed Culture of Multi-strains[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2019, 47(9): 113-120.

[1]	靳贵平, 潘伟浩, 黄珏泓, 等. 一种等通量波束的多极化可重构天线[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2024, 52(3): 131-140.
[2]	孙迪钢, 张平. 基于先验知识和网格监督的手部姿态估计方法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 0, (): 0-.
[3]	张峻瑞, 樊文刚, 吴志伟, 等. 铝镁合金砂带磨削工艺规律与粘附特性实验研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 0, (): 0-.
[4]	陈小红, 胡芳. 基于可能度的交叉口信号控制区间优化模型[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(10): 29-40.
[5]	夏少军金晴龙吴志祥. 回热型S-CO2布雷顿循环火用效率分析与优化[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(2): 111-120.
[6]	刘慧婷, 李茵捷, 郭玲玲, 等. 基于异构信息网络的紧耦合推荐算法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(7): 66-75.
[7]	黄跃珍, 王乃洲, 梁添才, 等. 基于改进 CenterNet 的车辆识别方法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(7): 94-102.
[8]	郑亚晶李耀辉靳文舟. 考虑重联和空车回送的动车组周转优化研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(4): 80-89.
[9]	汪成文, 郭新平, 张震阳, 等. 泵阀并联电液位置伺服系统的智能控制方法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(3): 25-33.
[10]	张智, 包智影, 孙家佳, 等. 发酵黄精多糖对肥胖小鼠肠道菌群的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2021, 49(3): 95-105,113.
[11]	侯亮, 赖伟群, 崔凯, 等. 轴向柱塞马达平面配流副油膜润滑特性建模及分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2021, 49(2): 99-109,139.
[12]	魏武, 张杰, 高勇, 等. 基于旋量与包络理论的蛇形机器人安全攀爬[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(10): 13-23.
[13]	赵京王炎陈雨青. 基于预设性能函数的机械臂快速无超调拟人运动控制算法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(10): 42-50.
[14]	洪晓斌魏新勇黄烨笙刘艳霞肖国权. 融合图像识别和 VFH + 的无人艇局部路径规划方法 [J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(10): 24-33.
[15]	施成华刘建文王祖贤彭立敏杨高尚 . 基坑开挖对邻近单桩影响的改进计算方法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(10): 105-113.

异养硝化细菌的分离鉴定及组合菌群硝化性能分析

Isolation and Identification of Heterotrophic Nitrification Bacterium and Nitrification Performance Analysis of Mixed Culture of Multi-strains

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价