2016-06-17
派森諾生物與西安交通大學舒敦濤教授共同合作，在《Bioresource Technology》（影響因子4.494）發表論文，報道了厭氧活性污泥中微生物群落組成，并建立了功能基因與細菌豐度的聯系。
一、研究背景：
隨著我國自然環境的惡化，霧霾等環境問題的日漸突出，環境的保護與治理成為科研工作者關注的焦點。
污水處理按照其作用可分為物理法、生物法和化學法三種。其中利用微生物的新陳代謝功能，將污水中呈溶解或膠體狀態的有機物分解氧化為穩定的無機物質，使污水得到凈化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法處理程度比物理法要高。而厭氧活性污泥的降解效率在生物法中起著至關重要的作用。但是厭氧活性污泥的菌落組成及功能方面的研究結果還相對較少。
二、研究目的：
通過宏基因組測序方法研究污水處理廠的厭氧活性污泥中微生物群落組成的，并揭示厭氧活性污泥中環境因子和微生物群落之間的關系。
三、研究方法：
本文主要把四個工業污水處理廠和兩個生活污水處理廠作為研究對象進行研究。通過高通量宏基因組測序的方法，采用Roche 454 FLX+測序平臺，針對細菌16S rRNA基因V3-V5區進行測序。另外，本文還通過Real-time PCR的方法進行了一些功能基因的研究，比如AOA amoA, AOB amoA, nosZ, nirS, nirK, narG, napA, nrfA, mcrA和dsrA等，從而建立了環境因子與細菌豐度和功能基因的聯系。
四、分析內容與結果說明：
1. 本文通過RDP數據庫對454平臺測得的數據進行注釋、統計和分析，發現在六種樣品中變形菌門、擬桿菌門和厚壁菌門在微生物群落中豐度高。
圖1 門水平物種多樣性組成分析
2. 作者通過相同的方法挑選其中豐度大于1%的物種分別對綱層次、目層次和科層次進行統計和分析，其中Acidobacteriales、Holophagales等菌都在六種樣品中被發現。
圖2 不同水平上細菌多樣性統計分析
3. 挑選屬層次的豐度大于1%的物種進行統計，并構建Heatmap圖，反映不同樣品見在屬層次的菌種構成差異。
圖3 熱圖聚類分析
4. 本文通過RDA分析研究污水處理中活性污泥環境因子和菌種的關系以及環境因子和AOA amoA、AOB amoA等功能基因的關系。發現AOA可能在活性污泥中是兼養的并與起脫氮作用的厭氧氨氧化的微生物存在共生關系。
圖4 RDA分析
五、結論
通過這些研究和分析，揭示了環境因子和微生物群落之間的關系。另外研究結果也推測，反硝化細菌和厭氧氨氧化的細菌存在共生關系或者具有一定的聯系性，對于氮元素的去除和有機質的降解也起了很大的幫助作用。
原文索引：
Duntao Shu et al., “Microbial structures and community functions of anaerobic sludgein six full-scale wastewater treatment plants as revealedby 454 high-throughput pyrosequencing,” Bioresource Technology 186 (2015) 163–172.
