功能生物电化学系统的微生物群落研究

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1、学校代号10532学号S12031006分类号密级硕士学位论文功能生物电化学系统的微生物群落研究学位申请人姓名郑越培养单位环境科学与工程学院导师姓名及职称杨朝晖教授赵峰研究员肖勇副研究员学科专业环境科学与工程研究方向环境生物电化学论文提交日期2015年5月20日学校代号：10532学号：S12031006密级：湖南大学硕士学位论文功能生物电化学系统的微生物群落研究学位申请人姓名：郑越导师姓名及职称：杨朝晖教授赵峰研究员肖勇副研究员培养单位：环境科学与工程学院专业名称：环境科学与工程论文提交日期：2015年5月20日论文答辩

2、日期：2015年6月10日答辩委员会主席：刘云国教授InvestigationonthemicrobialcommunityoffunctionalbioelectrochemistrysystemsbyZHENGYueB.E.(HunanAgricultureUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalScienceandEngine

3、eringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorYANGZhaohuiProfessorZHAOFengAssociateProfessorXIAOYongMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进巧研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全

4、意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：於／ｆ年月〇＾日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）心／手〇＜＆：扣〇作者签名

5、日期：年月日导师签名：化曰期；Ｗ辟６＾月梦＞曰硕士学位论文摘要随着生物电化学技术的兴起，其环境功能的拓展也越来越多。微生物作为生物电化学系统的主角，其与生物电化学系统的环境学功能有着紧密联系。本论文通过二代高通量测序平台，结合生物信息挖掘，研究功能生物电化学系统的生物膜微生物群落系统。探讨了硫酸盐去除、硝酸盐去除、铵态氮去除生物电化学系统的微生物群落。为解释功能生物电化学系统中生物学过程提供了理论基础，为进一步强化生物电化学系统的环境功能提供了理论支持。本论文主要结论如下：1.通过454焦磷酸测序平台，全面探索了

6、硫酸盐去除生物电化学系统在不同pH条件下生物膜的群落特征。在α-多样性方面，群落丰度和多样性指数随pH增加呈正相关。在分类操作单元（OTU）分析中，与D.butyrativorans，Desulfovibriomarrakechensis和Desulfomicrobiumsp.匹配的OTU可能在去除硫酸盐过程中起作用。基于属水平的分析，在碱性条件生物电化学系统中的Desulfomicrobium促进硫酸盐去除，而Sulfuricurvum则不利于硫酸盐的去除。在中性和酸性条件下，Desulfovibrio促进硫酸盐去除，而

7、Thiomonas削弱了硫酸盐的去除效果。以上结果讨论了pH条件是如何通过改变微生物群落，从而影响生物电化学系统的硫酸盐去除效果。2.研究结果显示，小外阻的微生物燃料电池提高了硝酸盐去除效率和产电能力。基于16SrRNA基因扩增子的焦磷酸测序表明反硝化生物阴极能维持一定量的Proteobacteria，Bacteroidetes，Chloroflexi和Planctomycetes。Alphaproteobacteria，Anaerolineae和Phycisphaerae的微生物可能有利于电流的产生和硝酸盐去除。29个主

8、要的OTUs主导了反硝化生物膜微生物群落，并且自养反硝化菌和异养反硝化菌在生物阴极的硝酸盐去除过程中起到了重要作用，当微生物残体被异养反硝化菌利用时，其两者协同促进了反硝化过程。3.通过探索不同外阻下生物电化学系统非生物和生物去除铵态氮，研究结果显示铵态氮的非生物度电迁移与系统中电流大小正相关，电阻越小