題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- GFP標(biāo)記用于廢水生物強(qiáng)化處理監(jiān)測(cè)的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 為了研究鄰硝基苯甲醛（ONBA）高效降解菌ONBA-17的生物強(qiáng)化效果，追蹤其在序批式反應(yīng)器中的存活情況，本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下，以O(shè)NBA-17為出發(fā)菌株，通過(guò)同源重組將gfp片段導(dǎo)入菌株染色體中，并進(jìn)行遺傳穩(wěn)定性驗(yàn)證；通過(guò)監(jiān)測(cè)SBR處理系統(tǒng)運(yùn)行效果（SVI、COD和ONBA濃度）和標(biāo)記菌株（ONBA-17gfp）的存活情況，證實(shí)標(biāo)記菌株具備生物強(qiáng)化處理ONBA合成廢水的能力。
- 詳細(xì)介紹：
- 為了研究鄰硝基苯甲醛（ONBA）高效降解菌ONBA-17的生物強(qiáng)化效果，追蹤其在序批式反應(yīng)器中的存活情況，本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下，以O(shè)NBA-17為出發(fā)菌株，通過(guò)同源重組將gfp片段導(dǎo)入菌株染色體中；通過(guò)連續(xù)傳代培養(yǎng)、熒光檢測(cè)和PCR擴(kuò)增檢驗(yàn)插入gfp片段的遺傳穩(wěn)定性；通過(guò)監(jiān)測(cè)SBR處理系統(tǒng)運(yùn)行效果（SVI、COD和ONBA濃度）和標(biāo)記菌株（ONBA-17gfp）的存活情況，證實(shí)標(biāo)記菌株具備生物強(qiáng)化處理ONBA合成廢水的能力。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 為了研究鄰硝基苯甲醛（ONBA）高效降解菌ONBA-17的生物強(qiáng)化效果，追蹤其在序批式反應(yīng)器中的存活情況，本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下，以O(shè)NBA-17為出發(fā)菌株，通過(guò)同源重組將gfp片段導(dǎo)入菌株染色體中，并進(jìn)行遺傳穩(wěn)定性驗(yàn)證；通過(guò)監(jiān)測(cè)SBR處理系統(tǒng)運(yùn)行效果（SVI、COD和ONBA濃度）和標(biāo)記菌株（ONBA-17gfp）的存活情況，證實(shí)標(biāo)記菌株具備生物強(qiáng)化處理ONBA合成廢水的能力。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1、本研究將gfp片段插入供試菌株染色體上，與常規(guī)轉(zhuǎn)質(zhì)粒標(biāo)記法相比遺傳穩(wěn)定性更佳； 2、運(yùn)用激光共聚焦顯微鏡等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段，肯定了ONBA-17菌株的生物強(qiáng)化效果及其污染物去除能力，更為全面給出其生物強(qiáng)化效果評(píng)價(jià)； 3、將ONBA微生物降解研究由單一菌株分離和特性研究引深到SBR反應(yīng)器廢水生物強(qiáng)化處理小試研究，與實(shí)際應(yīng)用更為貼近。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 常規(guī)活性污泥法在處理特異性難降解污染物時(shí)，出水仍存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。生物強(qiáng)化作為一種有益且必要的輔助措施，被用于提升異生物質(zhì)處理效果。本研究在實(shí)驗(yàn)室小試條件下證實(shí)了標(biāo)記菌株具備生物強(qiáng)化處理ONBA廢水的能力，為后續(xù)的中試和實(shí)際運(yùn)用作了有益的鋪墊。本研究將熒光標(biāo)記、微生物降解和生物強(qiáng)化有機(jī)的結(jié)合在一起，對(duì)生物強(qiáng)化效果進(jìn)行了分析，給出了影響接種物存活的主要因素，為后續(xù)研究進(jìn)行了鋪墊。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為了研究鄰硝基苯甲醛（ONBA）高效降解菌ONBA-17的生物強(qiáng)化效果，追蹤其在序批式反應(yīng)器中的存活情況，同時(shí)加深對(duì)分子生物學(xué)的認(rèn)知和增進(jìn)分子標(biāo)記實(shí)驗(yàn)相關(guān)技能，本研究以O(shè)NBA-17為出發(fā)菌株，通過(guò)同源重組和抗性平板篩選等手段，將gfp片段導(dǎo)入菌株染色體中。通過(guò)連續(xù)傳代培養(yǎng)、熒光檢測(cè)和PCR擴(kuò)增檢驗(yàn)插入gfp片段的遺傳穩(wěn)定性，證實(shí)其生長(zhǎng)和降解特性較出發(fā)菌株無(wú)顯著差異。通過(guò)監(jiān)測(cè)SBR處理系統(tǒng)運(yùn)行效果（SVI、COD和ONBA濃度）和標(biāo)記菌株（ONBA-17gfp）存活情況，證實(shí)熒光標(biāo)記菌株具備生物強(qiáng)化處理含ONBA合成廢水的能力。
獲獎(jiǎng)情況
- GFP標(biāo)記用于廢水生物強(qiáng)化處理監(jiān)測(cè)的研究相關(guān)內(nèi)容《綠色熒光蛋白用于廢水生物強(qiáng)化處理監(jiān)測(cè)研究》，曾于2010年11月21日在浙江中醫(yī)藥大學(xué)參加由浙江省大學(xué)生科技競(jìng)賽委員會(huì)舉辦的2010年浙江省第二屆大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽（Ⅰ類(lèi)競(jìng)賽）中成功獲獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 徐秋芳和葉正錢(qián)兩位教授做了如下鑒定：該項(xiàng)目處于研究前沿、具有重大社會(huì)意義；將ONBA微生物降解的研究擴(kuò)展到生物強(qiáng)化效果階段；其實(shí)驗(yàn)操作嚴(yán)謹(jǐn)，數(shù)據(jù)嚴(yán)密，實(shí)驗(yàn)方案合理，大膽創(chuàng)新，結(jié)果正確。
參考文獻(xiàn)
- [1] Chalfie M, Tu Y and Euskirchen G, et al. 1994. Green fluorescent protein as marker for gene expression [J]. Science, 263(5148): 802-805. [2] Olofsson A C, Zita A and Hermannsson M. 1998. Floc stability and adhesion of green fluorescent protein marked bacteria to flocs in activated sludge [J]. Microbiology, 144(2): 519-528. [3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒: 資源環(huán)境篇[M]. 北京: 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2009. [4] 張俊杰，周寧一. 微生物降解芳烴污染物及其在生物修復(fù)和生物催化中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué), 2009, 11(5): 78-85. [5] Nü?lein K, Maris D and Timmis K, et al. 1992. Expression and transfer of engineered catabolic pathways harbored by Pseudomonas spp. introduced into activated sludge microcosms [J]. Applied and Environmental Microbiology, 58(10): 3380-3386. [6] Boon N, Goris J and de vos P, et al. 2000. Bioaugmentation of activated sludge by an indigenous 3-chloroaniline-degrading Comamonas testosteroni strain, I2gfp [J]. Applied and Environmental Microbiology, 66(7): 2906-2913.
同類(lèi)課題研究水平概述
- 綠色熒光蛋白標(biāo)記系統(tǒng)是研究生物膜上菌落特征和活性污泥菌群的有利手段。Skillman等人用GFP標(biāo)記的Enterobacter agglomerans菌株和無(wú)標(biāo)記的Kiebsiebla pneumoniae菌株混合培養(yǎng)16 h后，馴養(yǎng)生物膜，并使用碘化丙錠（Propidium Iodide, PI）進(jìn)行染色（不掩蓋GFP發(fā)出的熒光），以便在觀測(cè)PI染色細(xì)胞的同時(shí)，監(jiān)測(cè)GFP標(biāo)記細(xì)菌的空間分布；Eberl等對(duì)Pseudomonas putida進(jìn)行GFP標(biāo)記，研究其在活性污泥中的存活情況，當(dāng)P. putida接入活性污泥2 min之后，觀察到細(xì)胞自由游動(dòng)在淤泥絮凝物之間，培養(yǎng)3 d后，熒光細(xì)菌數(shù)開(kāi)始減少，大部分定殖于絮凝物上；Olofsson等用GFP標(biāo)記Escherichia coli和Serratiam arcescerns，并通過(guò)激光共聚焦顯微鏡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)菌體黏附污泥絮凝物的動(dòng)態(tài)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)菌體表面疏水性在附著過(guò)程中起重要作用，等等。為了增強(qiáng)對(duì)有機(jī)合成廢水中某一類(lèi)或某幾類(lèi)污染物的去除和轉(zhuǎn)化效果，有必要在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)之上實(shí)行強(qiáng)化處理。生物強(qiáng)化是通過(guò)向污染位點(diǎn)或反應(yīng)器中投加野生型或基因工程菌來(lái)加速目標(biāo)物質(zhì)去除的一種有效且成本低廉的手段。如Ahring等人報(bào)道了接種混合菌群強(qiáng)化3-氯苯甲酸去除的研究。然而，從總體上看，有關(guān)鄰硝基苯甲醛微生物降解的研究目前還主要停留在降解菌株分離、鑒定和特征研究階段，其實(shí)際應(yīng)用研究亟待深入。將GFP標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用于廢水生物強(qiáng)化處理監(jiān)測(cè)具有一定的先進(jìn)性。本實(shí)驗(yàn)將gfp片段插入供試菌株染色體上，與常規(guī)轉(zhuǎn)質(zhì)粒標(biāo)記法相比遺傳穩(wěn)定性更佳；運(yùn)用激光共聚焦顯微鏡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等手段，肯定了生物強(qiáng)化效果和污染物去除能力，更為全面給出了生物強(qiáng)化的效果評(píng)估。 關(guān)于ONBA降解菌的研究，Yu Fang-Bo等通過(guò)富集培養(yǎng)和壓力篩選，獲得了具ONBA降解能力的惡臭假單胞菌和產(chǎn)堿桿菌各一株，對(duì)其降解特性、抗生素及重金屬耐受能力等做了初步研究；Zhao等分離到一株具萘降解能力的P. putida ND6，該菌株中與萘降解有關(guān)的水楊醛脫氫酶NahV和NahF均能夠催化ONBA的脫氫反應(yīng)。隨后其又在大腸桿菌中表達(dá)了nahV基因，對(duì)其酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，并發(fā)表相關(guān)論文。
