沼气发酵过程中产甲烷菌分子多样性研究及产甲烷菌的分离

【摘要】：沼气发酵过程是一个由多种微生物联合，交替作用的复杂生化过程。在发酵过程中，不产甲烷细菌和产甲烷菌之间，相互依赖，又互相制约，在发酵过程中处于平衡状态。而在发酵过程中微生物的代谢活动与相互作用也体现在发酵反应中物料的理化性质的改变上。 在沼气发酵中，产甲烷菌是沼气发酵微生物的核心，作为自然界碳素循环中厌氧生物链的最后一个成员，分析沼气发酵过程中产甲烷菌的变化，对于了解发酵程度，优化发酵条件，提高沼气产量，具有十分重要的意义。目前已知，自然环境中的微生物有90-99％是还未可培养的，加之产甲烷菌的严格厌氧性、培养周期长等特点，使得通过传统的培养分离技术对产甲烷菌群落结构的分析十分困难，随着现代分子生物学的发展，特别是16S rDNA分析的方法引入厌氧环境微生物群落的研究中，使得快速、全面、准确地研究厌氧系统内的产甲烷菌的群落结构的多样性成为可能。 本文研究了以奶牛粪便为原料的沼气发酵过程中的物料理化性质的改变、参与发酵过程的六大微生物生理群的数量变化。同时采用不依赖于培养的16SrDNA分析的方法研究了沼气发酵的不同阶段沼液中产甲烷菌的多样性的变化。并通过传统的Hungate厌氧技术从发酵液中分离出产甲烷菌并进行了初步的鉴定。 一、沼气发酵过程中主要微生物生理群的演替与物料的变化 研究了以奶牛粪便为原料的沼气发酵过程中六大微生物生理群(好氧产酸菌、厌氧产酸菌、好氧氨化菌、厌氧氨化菌、厌氧纤维素降解菌、产甲烷菌)数量的变化，以及在此过程中物料理化性质的变化。实验表明：发酵前期，以好氧微生物活动为主，随着发酵的进行，厌氧微生物，特别是产甲烷菌的作用越来越显著。 在发酵过程中，挥发性有机酸，全氮、pH、氧化还原电位都发生变化，其变化与沼液中微生物类群变化相关。 二、沼液总DNA的提取和纯化方法 通过直接提取法和间接提取法的比较，确立了从沼液中提取总DNA的方法。比较结果表明，尽管直接提取法的得率要高于间接法，但由于沼液样品中的腐殖质等杂质的含量较高，经过纯化回收后的直接法提取的总DNA，仍无法通过PCR扩增的方法得到所需的片断，无法进行后续试验。而间接法的得率虽然较低，但所得总DNA纯度高，无需纯化，即可进行后续操作。 三、沼气发酵过程中产甲烷多样性的变化 采用不依赖于培养的16SrDNA分析的方法研究了沼气发酵的不同阶段产甲烷菌的多样性的改变。首先提取了发酵前、发酵启动期、盛产期前期、盛产期、发酵末期五个阶段的沼液总DNA，应用产甲烷菌特异性的16SrDNA引物通过PCR扩增了五个阶段的沼液样品的总DNA，建立了五个沼液样品16SrDNA文库，应用HaeⅢ-HpaⅡ两种四碱基限制性核酸内切酶对五个文库中的16SrDNA片段进行了限制性片段长度多态性分析。共获得127种酶切类型。应用各种多样性和均度参数对五个文库HaeⅢ-HpaⅡ酶切类型的丰富度和分布进行了比较。对五个文库的16SrDNA主要HaeⅢ-HpaⅡ酶 【关键词】：沼气发酵 产甲烷菌 群落变化
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 符号与缩略语说明9-10
• 文献综述10-35
• 第一章 沼气发酵的应用现状10-20
• 第二章 环境微生物群落研究方法及厌氧环境中产甲烷菌多样性的研究进展20-28
• 第三章 产甲烷菌的研究进展28-35
• 实验部分35-88
• 第一章 沼气发酵过程中主要微生物群落变化及物质变化35-46
• 1. 材料与方法35-39
• 2. 结果分析39-43
• 3. 讨论43-44
• 4. 参考文献44-46
• 第二章 沼气微生物总DNA的提取和纯化方法研究46-55
• 1. 材料与方法46-49
• 2. 结果分析49-51
• 3. 讨论51-52
• 4. 参考文献52-55
• 第三章 沼气发酵过程中产甲烷菌的群落结构的演替55-73
• 1. 材料与方法56-60
• 2. 结果分析60-67
• 3. 讨论67-70
• 4. 参考文献70-73
• 第四章 沼气发酵基质与发酵沼液中产甲烷菌的分离73-88
• 1. 材料与方法73-77
• 2. 结果分析77-84
• 3. 讨论84-87
• 4. 参考文献87-88
• 全文总结88-89
• 附录89-100
• 致谢100

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

一株产甲烷杆菌XJ-1的分离及鉴定    李辉;程辉彩;马金亮;习彦花;张丽萍;

挥发性有机酸对产沼气效果的模拟试验    董保成;赵立欣;万小春;罗娟;陈羚;高新星;

厌氧消化池产甲烷菌的筛选及特性研究    金映虹;黎佳媛;王锐萍;谢秀祯;黄循吟;

秸秆厌氧发酵条件优化的研究    胡雪竹;高宛莉;李玉英;李晓明;潘利平;许榜丰;

温度对红薯酒糟沼气发酵微生物的影响    李美群;熊兴耀;谭兴和;邓洁红;周红丽;彭丹;唐艳红;张艳艳;王丹;

沼气发酵生态系统的微生物群落动态研究进展    崔晓龙;张无敌;王永霞;尹芳;肖炜;赵兴玲;田光亮;董明华;杨斌;

挥发性有机酸对产沼气效果的模拟试验    董保成;赵立欣;万小春;罗娟;陈羚;高新星;

农村户用沼气池污泥中微生物多样性分析    张琳

低温产甲烷条件下微生物的群落特征    刘全全

薯类酒糟发酵制沼气的研究    李美群

升流式固体反应器处理畜禽废水试验研究    尹晓峰

空心莲子草发酵产沼气的试验研究    涂武

养殖业粪污治理与资源化利用模式探讨    楼春华,段立杰,倪新峥,廖日红

我国有机废弃物农业利用生态工程    齐新英

以新型高效沼气为纽带的畜牧场污水治理技术    余臻

沼气 石漠化治理的根本保证    谭忠良

农业废弃物的资源化利用    史雅娟,吕永龙

PCR-DGGE技术解析生物制氢反应器微生物多样性    邢德峰,任南琪,宫曼丽

植物总DNA和核DNA提取及其纯度的研究    徐德昌,赵亚华,杜天奎

沼气行业所面临的问题及对策    姜辉

有机废弃物农业利用的途径与技术简介    齐鑫山

沼气发酵过程中主要微生物生理群的变化及物质转化对产气效率的影响    王天光,李顺鹏,刘梦筠,樊庆笙

稀土镧离子对大肠杆菌基因组DNA的影响    汪承润;陈华波;杨帆;郭汉卿;王子尧;丁铁林;

PCR-DGGE技术在环境微型生物群落研究中的应用    吴利;余育和;冯伟松;

缺钾对生姜吸收铁锰铜锌的影响    郭衍银,徐坤,王秀峰,朱艳红

幼穗注射法导入外源DNA对冬小麦部分性状的影响    刘兴舟;郭凤芝;刘爱峰;赵檀方;

新型耐低温沼气池的保温和产气效果    袁长波;徐延熙;姚利;刘英;李彦;王艳芹;张昌爱;

食肉目动物食性研究方法    尹华宝;余冠军;王贵林;周友兵;武梅梅;

厌氧发酵工艺动力学分析与优化计算    梁金喜;

铝合金的微生物腐蚀及预防措施    胡滨,刘敏,邵伟

电极生物膜反应器中异养反硝化菌脱氮能力的测定    张瑾,黄显怀,鲍立宁

人工湿地植物配置的技术与应用    李盈盈;邢晓伟;

建设绿色茶业工程 发展绿色食品茶生产    夏涛;

桐乡市发展农业循环经济的实践与探讨    陈轶;杨承禹;徐锦松;吴水明;

硫酸盐还原菌的分离及其生理特性研究    阿丽娜;王黎;严巧凤;张皓;关婷;

鹞落坪国家级自然保护区虫生真菌群落结构及物种多样性    王四宝;鲍丙芳;樊美珍;李增智;

用DGGE技术分析污水人工快速渗滤系统中微生物种群分布    姜昕;马鸣超;李俊;李力;钟佐燊;

滨海盐土重金属高光谱遥感研究    龚绍琦;王鑫;沈润平;刘振波;李云梅;

不同施肥条件下毛竹根系内生细菌的分离及其多样性分析    曲浩丽;崔中利;桂仁意;方伟;曹慧;

章古台沙地不同利用土地物种多样性研究    雷泽勇;吴祥云;周凤艳;

浅析昭通市农村沼气推广使用工作中面临的主要问题及对策    钟龙;

农业废弃物资源化利用新途径——覆膜槽干法发酵沼气工程技术    韩捷;向欣;李想;

东祁连山高寒草地土壤真菌多样性研究    张俊忠

海洋溢油污染生态损害评估研究    刘伟峰

海洋环境监测法研究    石欣

北极生态保护法律研究    杨凡

固定化微生物净化低浓度SO_2烟气研究    黄兵

洞庭湖区不同防护林的生态功能及生态影响评价    柏方敏

林火生态管理信息系统研究    文东新

现代乡村生态系统演化与新农村建设研究    马永俊

丹参栽培土壤适宜性微生物群落结构研究    林贵兵

大棚蔬菜连作障碍机理研究    闵红

塞流式厌氧发酵反应器物料流场的CFD模拟    张战锋

干扰—沉积物再悬浮对浮游细菌群落结构和多样性的影响    郭亮

肠道菌对苏云金芽胞杆菌棉铃虫杀虫活性的作用    薛妍

沼液作为生菜、柑橘叶面肥的试验研究    袁怡

哈尔滨市城郊菜地土壤重金属污染的研究    罗娇赢

枫香人工林凋落物分解速率及其对土壤养分的影响    罗佳

大环江沿岸典型污染区土壤改良技术及对芥菜品质的影响研究    任立研

左江流域植物气候生产力遥感监测方法研究    鹿业涛

基于全寿命期理论的变电站设计管理研究    李成金

东平湖浮游细菌群落多样性分析    李正华

沼气微生物菌剂在农村户用沼气推广普及中的应用与前景    郜玉环;王艳芹;袁长波;姚利;

RAPD技术在昆虫遗传多样性研究中的作用    李金;张跃西;李淑萍;

我国空心莲子草的利用研究    张践;

沼气发酵微生物研究进展    虞方伯;罗锡平;管莉菠;张妙仙;单胜道;

物化组合预处理对秸秆厌氧水解酸化pH值的影响    蒋田华;王友保;

酒糟 - 单细胞蛋白(SCP)及其对畜禽饲养效应的研究 Ⅰ.酒糟-SCP的研制    吴晋强,潘玲,骆先虎,蔡海莹,吴金节,张贺强

酒糟-单细胞蛋白(SCP)及其对畜禽饲养效应的研究 Ⅲ.酒糟-SCP替代饲粮中常规蛋白质饲料对母鸡产蛋性能的影响    吴晋强,李培英,彭克森,王宏飞

DNA提取方法对活性污泥微生物多样性PCR-DGGE检测的影响    李鹏;毕学军;汝少国;

真空热管醪液(酒糟)余热回收换热装置使酒厂受益    薛玉建,卫德宏

几种微生物应用于猪粪堆肥中的研究    刘克锋,刘悦秋,雷增普,方雪莹,石爱平

猪场废水处理新工艺研究    邓良伟

基于分子生态学技术的环境微生物群落结构与功能的研究    杨朝晖

高效厌氧纤维素降解菌复合菌系的构建及应用研究    张宁

农村能源利用转型与生态环境效益    王宁

猪场废水厌氧消化及后处理技术研究    李淑兰

IC反应器处理猪场废水试验研究    黄治平

猪场废水厌氧消化液后处理生物脱氮新技术研究    操卫平

赤子爱胜蚓处理畜禽粪便的工艺条件研究    刘亚纳

养猪场污水处理技术研究    刘志刚

牛粪常温厌氧发酵特性的试验研究    王丽丽

猪场废水厌氧除磷工艺研究    张颖

不同接种物对牛粪高温厌氧发酵过程的影响    余建峰

温度和TS对小麦酒糟厌氧发酵产气性能的影响    李金娟;刘方;冯洁;郭全成;

高寒地区两相厌氧户用沼气系统设计与试验    孙勇;李文哲;张鸿琼;

微生物发酵爆破秸秆生产动物饲料培养基的优化    常娟;尹清强;郑秋红;姜义宝;郭红伟;左瑞雨;刘俊熙;

尿素和氢氧化钙处理玉米秸对体外瘤胃内环境的影响    李坤;吕永艳;于腾飞;孙国强;

基于转盘式厌氧消化气体测试装置的有机酸产气试验分析    董保成;宋成军;张玉华;赵立欣;罗娟;陈羚;万小春;

玉米秸秆不同预处理木质纤维素去除效果试验研究    万小春;赵立欣;董保成;陈羚;宋成军;罗娟;

固态厌氧消化过程中有机质、有机酸和产气量空间异质性    董保成;赵立欣;宋成军;王飞;张旭东;

不同氮源对常中温条件下麦秆厌氧发酵的影响    张鸣;高天鹏;李康兰;吕亚娟;朱彦荣;

接种量和发酵温度对牛粪厌氧发酵的影响    楚莉莉;田孝鑫;杨改河;

樟子松容器大苗造林法与立地条件耦合作用试验    王丽丽;吴祥云;

生物发酵床去除鸡粪恶臭的初步研究    夏晓方

4S-MBR处理养猪废水的工程启动研究    谢锦文

混合原料对厌氧发酵产气效果影响研究    李晶宇

秸秆连续厌氧消化厢式装置及试验研究    吴楠

城市污水混合渗滤液、粪便污水同步脱氮除碳的优化控制    侯先正

玉米秸秆不同部位低浓度厌氧发酵特性研究    王新锋

我国有机废弃物农业利用生态工程    齐新英

有机废弃物饲料化的研究与应用    郜敏

我国鸡粪处理技术装备现状    马学良，方宪法，陈开化

农业废弃物的资源化利用    史雅娟,吕永龙

沼气发酵挥发性脂肪酸的气液色谱测定    陈云华,任永平

乳酸的生产与应用    汪多仁

利用农林纤维废弃物生产酒精的社会经济效益    余燕春

植物总DNA和核DNA提取及其纯度的研究    徐德昌,赵亚华,杜天奎

有机废弃物农业利用的途径与技术简介    齐鑫山

农林牧废弃物资源饲料化的新途径    黄士忠,王继军,陈国光

《中国沼气》1989年(第7卷)总目录    

沼气发酵如何正确使用搅拌    方仁声

西瓜皮发酵产沼气潜力的研究    陈丽琼,尹芳,官会林,刘士清,张无敌

莴苣叶子沼气发酵潜力的研究    李丽;张无敌;尹芳;刘士清;官会林;

沼气发酵微生物研究进展    虞方伯;罗锡平;管莉菠;张妙仙;单胜道;

调节沼气池酸碱度有技法    翟洪民;

农村办沼气讲座(2)    胡廷清;

沼气发酵动力学研究    周孟津;杨秀山;陈世明;

家用沼气发酵工艺规程的通俗应用    洪健雄;

大中型沼气工程技术讲座(一) 厌氧发酵及工艺条件    田晓东,强健,陆军

沼气发酵综合处理养鹅场粪便污水的设计    苏有勇;吴桢芬;孔琳;

沼气发酵对屠宰场混合物的实验研究    阮越强;马煜;张无敌;尹芳;徐锐;李建昌;陈玉保;刘士清;

消毒剂对养殖场粪污产沼气的影响    张京景;苏有勇;孔琳;陈飞;李昊;

沼气发酵在生态农业中的应用    李顺鹏;何健;崔中利;

小桐子种子半连续沼气发酵的实验研究    薛文俊;马煜;张无敌;尹芳;徐锐;刘士清;李建昌;陈玉保;何福全;

象粪中温发酵产沼气的实验研究    杨斌;马煜;张无敌;徐锐;尹芳;陈玉保;李建昌;刘士清;

黑曲霉处理稻草秸秆提高沼气发酵产气率的研究    胡晓明;张无敌;高正卿;何桂源;陈勇;和智明;

香蕉杆厌氧发酵产沼气的实验研究    张啸;杨斌;马煜;徐锐;尹芳;李建昌;陈玉保;刘士清;张无敌;

NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响    覃国栋;刘荣厚;孙辰;

沼气发酵在生态农业中的应用    林国庆;

创造适宜的沼气发酵环境    夏娥儿

沼气发酵 细节问题要处理好    成安一中 程增亮

应重视沼气发酵原料预处理    唐山市丰润区新能源办公室 曹新庭

如何制备沼气发酵接种物    巩存忠

高平沼气秸秆气建设稳步推进    张渊夫李强

头枕青山不烧柴    熊云

沼肥是个宝 切莫浪费了    通讯员 肖淋文

点燃富民蓝色火焰    司勇

见识“沼气猪圈”    本报记者　 李先昭 本报通讯员　 张军

沼液在种植业中的应用    

农村沼气生态校园模式及其综合效益评价研究    王兰英

纤维质高效水解关键技术及其在木薯燃料乙醇产业中的应用    张庆华

利用两种大型海藻制备生物能源的探索研究    冯大伟

混合原料沼气厌氧发酵影响因素分析及工艺优化    王晓娇

餐饮废弃物沼气发酵特性研究    常国璋

沼气发酵及分离提纯技术研究    谭风光

低温沼气发酵优良菌系的筛选及优势菌群分析    孔维涛

太阳能热管沼气发酵加热系统研究    杜双力

消毒剂对沼气发酵影响的试验研究    张京景

高温菌糠沼气发酵的初探及产甲烷菌的分离    路子佳

沼气发酵罐内搅拌混合过程试验及CFD模拟研究    王洁

棉秆预处理及沼气发酵系统微生物群落多样性研究    白云

棉秆预处理及沼气发酵系统微生物群落多样性研究    白云

预处理对小麦秸秆糖化及沼气发酵的影响    杨兴华