(1)运用稳定碳同位素标记示踪和多种分子生物学技术,建立了由代谢流、代谢途径、微生物菌群结构和功能形态多角度综合表征厌氧产甲烷微生态的创新研究方法体系。基于该方法,连续监测了在不同初始状态下嗜乙酸产甲烷微生物菌群随生态因子的全过程变化,探明了产甲烷微生态对环境胁迫的动态响应机制,捕捉到了酸和氨胁迫下未驯化微生态的结构重建过程,而该过程表现为乙酸厌氧甲烷化代谢的“双峰”模式特征和优势微生物种群及其功能的交替演变。
(2)基于同步应用稳定碳同位素示踪和FISH技术,发现胁迫过程中,功能菌群(包括Methanosarcina sp.、SAOB和氢营养型产甲烷菌)倾向于缩小细胞间距,呈聚集式生长。此发现提示,采用促进微生物附着和细胞间接触的技术措施(如轻微的搅拌振荡、添加悬浮的惰性填料等),可能加速高胁迫耐受性微生物的生长,进而促进甲烷化代谢的恢复启动。
(3)对厌氧产甲烷微生态胁迫响应行为的系统研究显示,在高或低pH、高乙酸浓度或高氨浓度形成的胁迫条件下,乙酸氧化共生菌群耐受力最高,甲烷八叠球菌次之,甲烷鬃毛菌最低;高温菌群的氨胁迫耐受力高于中温菌群;甲烷八叠球菌倾向于利用CO2还原途径产甲烷。
(4)基于应用稳定碳同位素标记技术,发现在共生乙酸氧化和CO2还原型产甲烷联合途径中,氢营养型产甲烷菌所利用的碳源来自液相环境中的无机碳。因此,在应用稳定碳同位素标记方法定量分析产甲烷途径时,需考虑外源性无机碳对标记物的“稀释效应”。(www.daowen.com)
(5)在人工厌氧甲烷化系统中,应用DNA-SIP技术结合焦磷酸测序鉴别耐胁迫的功能微生物种群,属于创新的研究方法。本文将该技术引入人工厌氧反应器,并进行了方法学探索,其结论对于该技术的发展和应用具有借鉴意义和参考价值。
(6)基于FISH技术,分析了嗜乙酸产甲烷菌群在不同胁迫状态和不同产甲烷阶段的空间分布状况,明确了厌氧系统内甲烷化中心的产生位置,为在不均匀体系中优化耐胁迫微生物的生长,减少功能微生物的流失提供了理论依据。本文还提供了不同胁迫状态下产甲烷颗粒污泥内部微生物的空间结构信息。
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