產(chǎn)甲烷菌菌落特性及分子生物學研究

產(chǎn)甲烷菌菌落特性及分子生物學研究厭氧發(fā)酵微生物概述1產(chǎn)甲烷菌分類及代謝途徑2產(chǎn)甲烷菌富集與純化3微生物群落研究方法4分子多樣性研究5內(nèi)容厭氧發(fā)酵微生物概述不產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌纖維素降解細菌半纖維素降解細菌淀粉降解細菌脂肪降解細菌產(chǎn)琥珀酸絲狀菌溶纖維丁酸弧菌白色瘤胃球菌牛鏈球菌溶脂厭氧弧菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌同型產(chǎn)乙酸菌揮發(fā)酸生成菌群基質(zhì)分解菌群沃爾夫互營單細胞菌中溫丙酸氧化菌伍德乙酸桿菌乙酸梭菌嗜熱自養(yǎng)梭菌嗜甲基丁酸桿菌提供生長和產(chǎn)甲烷所需要的基質(zhì)創(chuàng)造適宜的氧化還原電位條件為產(chǎn)甲烷菌清除有害物質(zhì)厭氧發(fā)酵微生物的發(fā)展史1901-1903年巴斯德研究所的Maze馬氏甲烷球菌.HABarker發(fā)現(xiàn)沼氣發(fā)酵分為產(chǎn)酸和分解酸形成甲烷兩個階段1950美國R.E.Hungate發(fā)明厭氧培養(yǎng)技術(shù)1868

Bechamp甲烷形成是微生物學過程1899俄國奧姆良將厭氧分解纖維的微生物分為兩類1916奧氏甲烷桿菌1901荷蘭Sohngen氫和二氧化碳的混合氣能發(fā)酵成甲烷1967

Bryant采用改進Hungate技術(shù)純化產(chǎn)甲烷菌1972三階段理論1974

Bryant首次提出了產(chǎn)甲烷菌(Methanogen)一詞更先進的技術(shù)更完善的體系……產(chǎn)甲烷菌的生物學特性專性厭氧1生長繁殖困難2-320mV下正常生長

-160mV下生長緩慢

遇氧停止生長甚至死亡十幾天~幾十天才出現(xiàn)菌落菌落一般圓形、透明、邊緣整齊菌落特別小，很容易遺漏?？衫玫牡孜锖苌伲篊O2、H2、乙酸、甲醇、甲基胺等產(chǎn)甲烷菌的生物學特性特殊的細胞壁結(jié)構(gòu)獨特的產(chǎn)甲烷菌輔酶甲烷吠喃(MFR)甲烷喋呤輔酶M(CoM)輔酶F430輔酶F420HS-HTP無肽聚糖骨架蛋白質(zhì)亞基和大量雜多糖組成不受青霉素抑制細胞內(nèi)無細胞色素C34脂蛋白肽聚糖脂多糖孔道蛋白產(chǎn)甲烷菌的分類根據(jù)可利用底物根據(jù)生長溫度氫營養(yǎng)型：利用氫氣和二氧化碳乙酸鹽營養(yǎng)型：乙酸甲基營養(yǎng)型：甲醇、三甲基胺、二甲肽硫化合物以及其他的一些醇如異丙醇、異丁醇、乙醇、環(huán)戊醇嗜冷產(chǎn)甲烷菌：Topt<25℃了苔原濕地、湖底沉積物嗜溫產(chǎn)甲烷菌：Topt

≈35℃厭氧消化器、淡水沉積物嗜熱產(chǎn)甲烷菌：Topt

≈55℃海底沉積物、熱泉等極端嗜熱產(chǎn)甲烷菌：Topt>

80℃產(chǎn)甲烷菌甲烷生產(chǎn)途徑H2/CO2途徑乙酸途徑甲基途徑CO2+H2→CH4+2H2OΔG′0=-131kJ4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O

ΔG′0=-319kJCH3COO-+H2O→CH4+HCO3-ΔG′0=-31kJCO2+H2→CH4+2H2OΔG′0=-131kJ4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O

ΔG′0=-319kJCH3COO-+H2O→CH4+HCO3-ΔG′0=-31kJ產(chǎn)甲烷菌的分類顆粒污泥外觀特征顆粒污泥表面的菌群馬氏甲烷球菌巴氏甲烷八疊球菌甲酸甲烷桿菌產(chǎn)甲烷菌的分類產(chǎn)甲烷菌顯著影響因子第一PPT模板網(wǎng)，PPT素材下載/sucai/

微量元素缺乏會導致VFA高，氣體產(chǎn)率下降。對毒性物質(zhì)具有拮抗作用使反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)勢菌種發(fā)生變化使乙酸利用率提高數(shù)倍。微量元素硫酸鹽還原細菌和產(chǎn)甲烷細菌存在競爭關(guān)系，二者都以氫、乙酸、乳酸等為電子供體。硫化氫致害濃度為50mg·L-1，馴化后的500mg·L-1。硫酸鹽最適pH值6.8~7.4pH值的變化可引起微生物體表面的電荷變化，影響培養(yǎng)基中有機化合物的離子化作用酶只有在最適宜的pH值時才能發(fā)揮最大活性。產(chǎn)甲烷菌最適宜的Eh為-350mV或更低，過高則停止生長甚至死亡。中溫Eh應(yīng)低于-300~-380mV高溫厭氧消化系統(tǒng)-500~-600mVpH值氧化還原電位(Eh)產(chǎn)甲烷菌富集與純化方法樣品采集繁殖培養(yǎng)純化分離純度檢驗水沉積物、沼澤、苔原、稻田、瘤胃、盲腸、地熱溫泉等碳源、氮源、維生素、微量元素、還原劑、指示劑培養(yǎng)基配好后先煮沸數(shù)分鐘厭氧操作箱中進行接種操作，充入體積比4:1的H2/CO2培養(yǎng)10天后，重復上述過程四次。滾管分離涂片染色檢驗滾管觀察在熒光顯微鏡下觀察看其是否有藍綠色熒光在熒光顯微鏡下標記產(chǎn)甲烷菌菌落，在厭氧操作箱中挑取菌落。菌種保存進行沼氣發(fā)酵試驗看其是否產(chǎn)生沼氣4:1的H2/CO2，放置在4℃保存用懸浮液冷凍保存法保藏產(chǎn)甲烷菌微生物群落研究方法進展原位雜交菌落雜交Southern印跡雜交斑點印跡雜交狹線印跡雜交熒光原位雜交核酸探針雜交技術(shù)復性RNADNA利用能與特定核苷酸序列發(fā)生特異性互補的已知核苷酸片段作探針；探針可以是長探針(100~1000bp)，也可以是短的寡核苷酸(10~50bp)。根據(jù)所用的探針和靶核酸的不同，雜交可分為DNA-DNA雜交，DNA-RNA(核糖核酸)雜交，RNA–RNA雜交3類微生物群落研究方法進展核酸探針雜交技術(shù)熒光原位雜交能快速，能靈敏地探測出環(huán)境微生物中特殊的核酸序列定性、定量分析微生物的存在、分布、豐度和適應(yīng)性等熒光原位雜交((FluorescenceInSituHybridization，F(xiàn)ISH)是目前單個細胞水平上分析微生物群落結(jié)構(gòu)的常用分子生態(tài)學方法。用熒光標記探針，原位鑒定單個細胞,可原位分析它們的空間及數(shù)量分布。微生物群落研究方法進展PCR-DEEG變性梯度凝膠(DGGE)和溫度梯度凝膠(TGGE)：在聚丙烯酰胺中加入甲酰胺(DGGE)，從正極到負極梯度遞加，或是形成溫度梯度(TGGE)。電泳中的DNA到達它的變性甲酰胺濃度或溫度時，雙鏈部分解開，造成泳動速度發(fā)生變化，從而達到分離效果。而且染色后的凝膠用成像系統(tǒng)分析。

PCR-DEEG可以半定量地測定樣品DNA濃度的大小，反映微生物群落組成的變化。微生物群落研究