微生物燃料電池產(chǎn)電菌株的篩選及群落結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、微生物燃料電池（microbial fuel cell，簡(jiǎn)稱MFC）是利用微生物氧化有機(jī)或無(wú)機(jī)底物進(jìn)行產(chǎn)電的新興技術(shù)。本研究樣品取自浙江省海水增養(yǎng)殖基地養(yǎng)殖廢水儲(chǔ)水池的沉積物(M01、M02、M03、M04)，對(duì)其進(jìn)行微生物產(chǎn)電菌株的篩選及群落結(jié)構(gòu)分析。使用厭氧試管對(duì)產(chǎn)電菌富集培養(yǎng)并對(duì)特征菌進(jìn)行分離純化，共純化11株兼性厭氧菌，分別記為ME1～ME11。16S rDNA分子鑒定結(jié)果及系統(tǒng)發(fā)育分析表明ME1屬于過(guò)氧微桿菌（Microbac

2、terium paraoxydans），ME2和ME3同屬于Shewanella haliotis，ME4為Sunxiuqinia elliptica，ME6、ME8、ME10同屬于Burkholderia contaminansz，ME7屬于高地芽孢桿菌(Bacillus altitudinis，ME9屬于Exiguobacterium sp.，ME10屬于梭菌目(Clostridiales)，未能確定到屬。
　　為了研究沉積物

3、與以其作為接種物制作的微生物燃料電池中微生物群落結(jié)構(gòu)變化，首先對(duì)沉積物中微生物基因組進(jìn)行高通量測(cè)序，發(fā)現(xiàn)4個(gè)樣品中有24個(gè)門類的細(xì)菌，其中變形菌門為優(yōu)勢(shì)類群，其次為擬桿菌門、綠彎菌門，樣品之間群落結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯差別，所含細(xì)菌類群以及相應(yīng)豐度基本一致;3個(gè)門類的真菌，分別為子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、接合菌門(Zygomycota)，樣品間群落結(jié)構(gòu)和相對(duì)豐度存在差異性;3個(gè)門類古菌，分別是泉古菌

4、門(Crenarchaeota)、廣古菌門(Euryarchaeota)以及Parvarchaeota門，其中泉古菌門為優(yōu)勢(shì)類群，樣品間群落結(jié)構(gòu)和相對(duì)豐度差異不明顯。以養(yǎng)殖廢水沉積物(M01、M02、M03)為接種物，陽(yáng)極室添加乙酸鈉作為電子供體，陰極室添加鐵氰化鉀作為電子受體，構(gòu)建雙室型(H型)微生物燃料電池(01、02、03)篩選產(chǎn)電菌。MFC運(yùn)行45～60天后，測(cè)其電壓分別為5.043、4.172、4.428 mV，然后對(duì)陽(yáng)極生物

5、膜和陽(yáng)極室底泥微生物進(jìn)行高通量測(cè)序。結(jié)果顯示陽(yáng)極底泥細(xì)菌分為9個(gè)門，分別為變形菌門(Proteobacteria)、浮霉菌門(Planctomycetes)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、厚壁菌門(Firmicutes)、綠彎菌門(Chloroflexi)、綠菌門(Chlorobi)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)。其中變形菌門相

6、對(duì)豐度分別為73.20％、66.47％、69.96％，為優(yōu)勢(shì)菌群。其次為綠彎菌門、擬桿菌門。陽(yáng)極生物膜細(xì)菌分為6個(gè)門，分別為變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、綠彎菌門(Chloroflexi)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)。其中變形菌門相對(duì)豐度都在97％以上，是優(yōu)勢(shì)菌群。陽(yáng)極陽(yáng)極生物膜和陽(yáng)極底泥中古菌都分

7、為3個(gè)門，分別為泉古菌門(Crenarchaeota)、廣古菌門(Euryarchaeota)以及Parvarchaeota,并且都是以泉古菌門為優(yōu)勢(shì)類群，但是陽(yáng)極底泥中各門類古菌的相對(duì)豐度都比陽(yáng)極生物膜上的高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。陽(yáng)極底泥和陽(yáng)極生物膜中真菌群落分為3個(gè)門，分別為子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)以及接合菌門(Zygomycota)，子囊菌門為優(yōu)勢(shì)菌群。通過(guò)比較種泥沉積物與陽(yáng)極生物膜和陽(yáng)極