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摘要:文章以奶牛粪便和玉米秸秆作好氧堆肥,堆肥持续36d.采用16S rRNA基因高通量测序技术分析堆肥过程中细菌群落特征,通过Alpha多样性分析、样本层级聚类分析和距离热图(Heatmap)分析,结果表明,堆肥过程中细菌群落结构发生显著变化.门分类水平细菌群落结构分析表明,变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)在堆肥前期和高温期相对丰度较高,酸酐菌门(Acidobacteria)在堆肥后期相对丰度较高;属分类水平细菌群落结构分析表明,在堆肥初始阶段各属相对丰度相近,环脂酸芽孢杆菌属(Tumebacillus)在堆肥升温期占优势,肠杆菌属(Enterobacter)、未命名细菌(norank_c_OPB54)和玫瑰弯菌属(Roseiflexus)为堆肥高温期优势类群,类似芽球菌属(Blastocatella)出现在堆肥高温期末期,在降温期和腐熟期成为优势菌属.Spearman相关性分析表明,除肠杆菌属(Enterobacter)、未命名细菌(norank_c_OPB54)、假黄色单胞菌属(Pseudoxanthomonas)外剩余11个属均与含水率、有机物降解率、C/N和NH4+-N/NO3--N之间呈显著相关,肠杆菌属与pH呈极显著正相关(P<0.001),未命名细菌(norank_c_OPB54)与温度呈极显著正相关(P<0.001).研究表明,在牛粪堆肥期间细菌群落结构发生显著变化,细菌群落结构变化与堆肥理化因子存在相关关系....
摘要:为克服传统静态堆肥的缺点,本研究设计了一种新型堆肥装置并进行了牛粪和秸秆静态堆肥试验.利用高通量测序技术研究堆肥中真菌群落组成的动态变化,并探讨真菌群落组成与理化指标以及种子发芽指数(GI)之间的相关关系.通过对堆肥过程中温度、pH、碳氮比(C/N)和种子发芽指数等指标进行分析判断,堆肥进行第17 d后达到腐熟.高通量测序结果显示,真菌群落结构在堆肥的不同时期发生了显著变化,堆肥初始期和升温期节担菌属(Wallemia)和毛孢子属(Trichosporon)占优势,高温期时嗜热链球菌属(Mycothermus)成为优势类群,鬼伞属(Coprinus)和未分类的子囊菌门(Unclassified Ascomycota)在腐熟期时相对丰度较大.Spearman相关性分析表明,节担菌属(Wallemia)、散孢霉属(Scedosporium)和毛孢子属(Trichosporon)与含水率、全碳、碳氮比和铵态氮之间呈显著正相关,与全氮、硝态氮和种子发芽指数呈显著负相关;相反,鬼伞属(Coprinus)和毁丝霉属(Myceliophthora)与全氮、硝态氮和种子发芽指数呈显著正相关,与含水率、全碳、碳氮比和铵态氮呈显著负相关;嗜热链球菌属(Mycothermus)和拟鬼伞属(Coprinopsis)与温度呈极显著正相关.本研究对堆肥微生物群落的深化理解及完善堆肥工艺具有一定的理论和实践意义....
摘要:采用PCR-DGGE(聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳)和Real-time PCR技术,分析牛粪堆肥期间氨氧化细菌群落结构和数量的变化及其与理化因子的相关性。结果表明,在牛粪堆肥过程中氨氧化细菌数量变化范围为1.62×106~3.80×107 copies·g-1,在第14 d氨氧化细菌数量达到最高值;DGGE图谱显示,堆肥各个时期氨氧化细菌群落组成存在明显的差异;Shannon指数随着温度的变化而变化,在第7 d达到最大值2.6718;系统发育分析表明,氨氧化细菌均隶属于β-变形菌纲不可培养的亚硝化螺菌属Uncultured Nitrosospira sp.和不可培养的亚硝化单胞菌属Uncultured Nitrosomonas sp.,其中与Uncultured Nitrosospira sp.相似性高的氨氧化细菌为优势菌,占60%左右;冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示,温度和铵态氮等对氨氧化细菌群落结构的影响较大。研究表明在牛粪堆肥期间氨氧化细菌群落结构发生了明显的变化,同时证实了氨氧化细菌群落结构的变化受堆肥理化因子的影响。...
摘要:以 nosZ 基因为标记,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳法(PCR-DGGE)对牛粪堆肥过程中反硝化细菌群落结构进行研究,通过冗余分析(Redundancy analysis, RDA)法,分析反硝化细菌群落结构变化与堆肥过程中理化参数(堆体温度、pH、含水率、氨态氮和硝态氮)之间的关系。结果表明,反硝化细菌群落的 Shannon-Weaver 指数在堆肥0~4 d 升高,在7~29 d 减小。对优势条带进行测序发现 Alcaligenes 存在于整个堆肥过程中,判定其为此过程中优势菌属。反硝化细菌群落结构在堆肥前期(0~4 d)变化较小,而在降温腐熟期(23~29 d)变化剧烈。皮尔逊相关系数分析表明,反硝化细菌群落多样性与含水率呈极显著正相关关系(r=0.960,P﹤0.01),与温度呈显著正相关关系(r=0.766,P﹤0.05)。...
摘要:研究利用PCR-DGGE方法对堆肥中厌氧氨氧化菌16S rRNA基因特异扩增,检测堆肥厌氧氨氧化菌种属及多样性水平.结果表明,牛粪堆肥中厌氧氨氧化菌群组成与海洋环境不同.海洋环境中Candidatus Scalindua属厌氧氨氧化菌为优势菌群,而牛粪堆肥中厌氧氨氧化菌中优势菌属为Candidatus Brocadia、Candidatus Kuenenia和Candidatus Scalindua,多样性相对较高.可为堆肥发酵过程中厌氧氨氧化过程提供分子生物学依据....
摘要:为了实现表面等离子共振技术(Surface plasmon resonance,SPR)生物传感器在线检测液态样品,本文研制出一种连续收集液样和检测指标的装置.应用本装置实现了对酸菜液中的大肠杆菌的连续检测,具有精度高、测定时间短等特点,可满足在复杂的现场环境下的检测需要.为以后应用生物传感器进行工厂化在线检测提供依据....
[期刊论文] 张文浩 郑先哲 初国超
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北大核心 CSTPCD CSCD CA
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摘要:应用SPR传感器可以快速检测酸菜发酵液中的大肠杆菌,以便检测和控制酸菜发酵液中的亚硝酸盐含量,保证发酵食品安全.采用生物素-亲和素系统增大SPR传感器折射信号,获得了传感器的折射率与大肠杆菌浓度的回归方程,实现了对酸菜发酵液中大肠杆菌浓度快速,精确检测,提高大肠杆菌检测限到104 cfu·mL-1....
摘要:[背景]堆肥过程中,不同反硝化微生物相互作用产生大量气态氮,不仅导致氮素流失使得堆肥肥效降低,而且造成环境污染.但是目前关于堆肥中反硝化细菌群落结构变化,尤其是群落结构与堆肥理化因子间相关性方面的报道较为欠缺.[目的]对堆肥中反硝化细菌进行研究,旨在揭示反硝化细菌群落动态变化,为深入理解堆肥氮循环机理提供科学数据.[方法]设计一种静态好氧高温堆肥技术处理牛粪和水稻秸秆,利用高通量测序技术研究堆肥中nirK型反硝化细菌群落组成的动态变化,并分析优势反硝化细菌菌属与理化指标之间的相关性.[结果]堆肥全程共17 d,各项堆肥理化指标以及生物学指标表明堆肥已经基本腐熟.高通量测序结果表明,在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著.门水平上,堆肥中反硝化细菌属于变形菌门(Proteobacteria)和一未分类门;目水平上,优势类群主要属于根瘤菌目(Rhizobiales)、红杆菌目Rhodobacter ales)和伯克氏菌目(Burkholderiales),其中根瘤菌目(Rhizobiales)的种类最多,而伯克氏菌目Burkholderiales)的相对丰度最高.Spearman相关性分析表明未分类门的反硝化细菌和未分类科根瘤菌目的反硝化细菌与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著负相关(P<0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著正相关(P<0.05);其他优势菌属与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著正相关(P<0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著负相关(P<0.05);未分类科伯克氏菌目的反硝化细菌、未分类纲变形菌门的反硝化细菌、产碱杆菌科的Pusillimonas属和副球菌属(Paracoccus)与铵态氮显著相关(P<0.05).[结论]静态好氧高温堆肥技术可以缩短堆肥周期.在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著,并且该菌群落结构的变化受到堆肥理化因子的显著影响.本研究有助于揭示堆肥中氮素转化规律,并为改进堆肥工艺提供理论依据....
[硕士论文] 张文浩
生态学;微生物生态学 东北农业大学 2018(学位年度)
摘要:堆肥技术是处理畜禽粪便等农业固体废弃物的有效方法。但是,在传统的自然静态堆肥中,堆体的温度和氧气分布不均一,导致发酵不均匀、堆肥质量不佳。本研究针对这一现象,设计了一种静态发酵装置,可以克服传统堆肥技术“堆体表面温度低、堆体深层厌氧”的技术缺陷。微生物在堆肥发酵过程中扮演重要角色,决定堆肥的进程和堆肥的质量,因此,研究堆肥过程中微生物的群落结构对于丰富堆肥理论和改进堆肥技术具有科学价值。本研究采用新型静态好氧堆肥工艺处理牛粪和水稻秸秆,通过测定堆体理化及生物指标来验证堆肥的腐熟程度,并利用高通量测序技术来研究堆肥过程中的细菌、真菌群落结构的组成及动态变化,探讨微生物群落组成与理化及生物指标之间的相关关系。主要研究结果如下:
  (1)堆肥化共持续17d,第3d堆肥的中心及外层温度均达到55℃以上,堆肥进入高温期并持续9d(3d~12d)。在整个堆肥过程中,pH值保持下降趋势并始终维持在弱碱性状态下;含水率同样一直呈下降趋势,在堆肥结束后降至51.0%;NH4+-N呈现先升后降的趋势,并在堆肥升温期达到最大值(932.2mg·kg-1),随后开始逐渐下降;NO3--N缓慢上升,腐熟期达到最大值(95.5mg·kg-1)。随着堆肥的进行,种子发芽指数同样逐渐上升,堆肥结束后达到97.7%。根据堆肥过程中理化及生物指标综合推断,在堆肥17d可使牛粪堆肥达到腐熟。
  (2)应用高通量测序技术研究堆肥过程中细菌、真菌群落结构的组成及动态变化。结果表明,在堆肥化过程中,细菌及真菌群落的操作分类单元(OTU)数量及香侬(Shannon)多样性指数有着相同的变化趋势,都是呈先增加再减小的趋势,但是细菌群落的丰富度及多样性要明显高于真菌群落。随着堆肥的进程,细菌及真菌群落结构均发生了明显变化。
  (3)门分类水平上,在堆肥初始期占据优势的细菌门为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes),而在高温期阶段厚壁菌门(Firmicutes)成为优势细菌门类,当堆肥进入高温期,放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)占据优势。对于真菌门来说,担子菌门(Basidiomycota)在堆肥的初始期相对丰度最高并占据绝对优势,而堆肥进入高温期后,优势真菌门变为子囊菌门(Ascomycota)。
  (4)属分类水平上,堆肥的初始阶段相对丰度较高的属包括紫单胞菌属(Petrimonas),噬氢菌属(Hydrogenophaga)、不动杆菌属(Acinetobacter)、黄杆菌属(Flavobacterium)和丛毛单胞菌属(Comamonas)等,而当堆肥进入腐熟期后,甲基暖菌属(Mythylocaldum)、卢德曼氏菌属(Luedemannella)、高温多孢菌属(Thermopolyspora)和高温单孢菌属(Thermomonospora)等是优势菌属。对于真菌属来说,节担菌属(Wallemia)和毛孢子属(Trichosporon)在堆肥前期占据优势,而堆肥腐熟期的优势真菌属为未分类的子囊菌门(Unclassified Ascomycota)以及鬼伞属(Coprinus)。
  (5)微生物群落结构组成与理化及生物指标之间的相关关系分析结果表明,细菌中高温单孢菌属(Thermomonospora)和高温多孢菌属(Thermopolyspora)的相对丰度与全氮、硝态氮和种子发芽指数呈显著正相关(p<0.05),与含水率、全碳、C/N和铵态氮呈显著负相关(p<0.05)。真菌中鬼伞属(Coprinus)的相对丰度与全氮、硝态氮和种子发芽指数呈显著正相关(p<0.05),与含水率、全碳、C/N和铵态氮呈显著负相关(p<0.05)。
[专利] 实用新型 CN201020150843.7
东北农业大学 2010-11-24
摘要:一种用于SPR生物传感器的圆盘式在线储液检测装置属于食品检测设备;在架板上立向固装导轨,配装弹性夹具总成和定位片的夹具座总成安装在导轨上,SPR生物传感器配装在弹性夹具总成和定位片上,丝杠与齿轮组合轴、一级双联齿轮传动轴及二级齿轮传动轴相互平行地配装在架板上,在二级齿轮传动轴上侧部上套装带有15个储液槽的储液盘,设有15个齿牙的棘轮固装在储液盘上,驱动棘爪和止回棘爪分别铰连安装在二级齿轮传动轴和架板上;本装置实现了对发酵食品中微生物含量的在线检测,具有结构设计合理、检测效率高、检测结果准确、检测成本低廉、自动化程度高、使用可靠、有利于保证发酵食品质量的特点。
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