嗜热芽胞杆菌K5基于关键酶与基因的同步硝化反硝化机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21407024
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Nitrogen is a critical pollutant leading to eutrophication,and the denitrifying technic and it’s appication, especially biological denitrifying technic based on simultaneous nitrification and denitrification, has attracted a wide attention.However, up to date, the mechnaism of simultaneous nitrification and denitrification has not been clarified completely because of too many kinds of heterotrophic nitrificans. The present study will take a newly isolated thermophilic bacillus K5 as an object. Fistly, the key enzymes including ammonia monooxygenase(AMO),hydroxylamine oxygenase (HAO) and nitrite reductase (NIR) are isolated and purified to confirm the feasibility that K5 could carry out simultaneous nitrification and denitrification. Then, using the real-time fluorescence quantitative PCR, the effects of micromolecule such as inorganic nitrogen and oxygen on the expression of key genes (amoA、hao and nirS/K) are analyzed deeply. Finally, utilizing the transposition mutagenesis and isotopic tracing technologies, the pathway for SND is investigated in detail, as well as the status and effect for the metabolic branch probably existing in SND are disscused. This study not only clarifies the mechanism for SND in K5 under conditions of the pure culture, thereby to enrich and develop the biological denitrifying theory of SND, but also provides solid theoretical basis for the application of K5 for the practical project.
氮是造成水体富营养化的重要元素,除氮技术的研究和应用尤其是基于同步硝化反硝化的生物脱氮工艺引起了人们的广泛关注。然而,由于异养硝化菌种类繁多,目前同步硝化反硝化的机理尚未完全阐明。本课题拟以嗜热芽孢杆菌K5为研究对象,首先对其同步硝化反硝化中的关键酶——氨单加氧酶(AMO)、羟胺氧化酶(HAO)和亚硝酸还原酶(NIR)进行分离纯化,以此确证K5发生同步硝化反硝化的可行性。然后,通过实时荧光定量PCR,深入分析底物等小分子物质如无机氮、氧等对关键基因(amoA、hao和nirS/K)表达的影响规律。最后,利用转座诱变和同位素示踪技术深入剖析K5在纯种培养下的同步硝化反硝化的详细代谢途径,并探讨该途径中其可能发生的代谢支路的地位和作用。本课题的开展不仅可以阐明K5在纯种培养条件下同步硝化反硝化的机制,从而丰富和发展同步硝化反硝化生物脱氮理论,也可为K5在实际工程中的应用提供坚实的理论基础。

结项摘要

基于同步硝化反硝化的生物脱氮工艺引起了人们的广泛关注。然而,由于异养硝化菌种类繁多,目前同步硝化反硝化的机理尚未完全阐明。本项目从酶、基因和代谢途径等三个层面深入研究了芽孢杆菌K5的同步硝化反硝化机制,包括:关键酶的分离纯化及特性分析、关键基因的表达规律分析及氮素在细胞内的迁移途径等。经过系统研究,成功纯化出羟胺氧化酶、亚硝酸还原酶等关键酶,获得了详细的酶学性质;掌握了氨单加氧酶基因、亚硝酸还原酶基因等关键基因的表达规律,发现了影响基因表达的重要因子;探索了氮素的代谢途径,进而阐明了芽孢杆菌K5发生同步硝化反硝的机理。本项目研究不仅进一步丰富了生物脱氮理论,也为该菌株在实际中的应用提供了坚实的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhanced nitrogen removal with spent mushroom compost in a sequencing batch reactor
在序批式反应器中使用废蘑菇堆肥增强脱氮效果
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2017.08.050
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Yang Yunlong;Tao Xin;Lin Ershu;Hu Kaihui
  • 通讯作者:
    Hu Kaihui
Heterotrophic nitrogen removal in Bacillus sp K5: involvement of a novel hydroxylamine oxidase
芽孢杆菌 K5 的异养脱氮:新型羟胺氧化酶的参与
  • DOI:
    10.2166/wst.2017.510
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    WATER SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yang Yunlong;Lin Ershu;Huang Shaobin
  • 通讯作者:
    Huang Shaobin
Municipal wastewater treatment by the bioaugmentation of Bacillus sp. K5 within a sequencing batch reactor
通过芽孢杆菌生物强化处理城市废水。
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0178837
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PLOS ONE
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yang Y;Xie L;Tao X;Hu K;Huang S
  • 通讯作者:
    Huang S

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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