降解氯苯胺好氧污泥颗粒形成-解体-维稳过程优势菌群结构与功能研究

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基本信息

  • 批准号：
    51008269
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    朱亮
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

好氧污泥颗粒化是近年来废水生物处理、环境微生物学领域的研究热点，在改善系统泥水分离、高效降解有机物、强化工艺脱氮除磷、减少剩余污泥量等方面具有明显技术优势；然而，目前颗粒污泥结构稳定性仍存在技术屏障，制约了该技术的工程化应用。. 项目在前期研究的基础上，围绕污泥微生物种群结构与功能的关系，综合运用基因组学、比较蛋白组学等技术，系统研究好氧颗粒污泥形成、解体与维稳过程中微生物种群结构演变规律与功能蛋白差异表达，解析颗粒污泥内重要功能菌群与降解氯苯胺关键酶，揭示不同工艺工况下颗粒污泥优势菌群结构与功能活性的互作机制，以期为阐明好氧颗粒污泥形成的微生物学机理、优化调控好氧颗粒污泥工艺运行稳定性提供科学依据。

结项摘要

项目针对颗粒污泥结构稳定性的瓶颈问题，基于降解氯苯胺好氧颗粒污泥反应器长期运行过程污泥结构变化特征，开展分区排泥、分段曝气等调控策略强化好氧颗粒污泥反应器稳定运行研究，结果表明通过适度排出老龄颗粒(SRT絮体、SRT颗粒分别控制在2.7±0.5d、9.8±0.8d)、基质匮乏期梯度降低曝气强度可实现颗粒污泥反应器稳定运行，适量胞外蛋白(PN，110-200mg•g-1VSS)及高PN/多糖(PS)比(>8)可赋予稳定的颗粒结构。应用EEM、FTIR等技术分析颗粒污泥胞外PN/PS组分发现，酪氨酸类蛋白利于颗粒形成，而类胡敏酸过量分泌影响颗粒结构稳定。应用454宏基因组测序比对分析污泥颗粒形成与稳定化过程微生物种群结构变化发现，随着颗粒失稳污泥Shannon index明显下降，稳态颗粒优势菌群为Proteobacteria(45%-66%)、Bacteroidetes(31%)，失稳颗粒则变化为为Bacteroidetes(63%)、Proteobacteria(23%)；其中具有编码C23O、反硝化功能的Thauera spp.(45%)在稳定颗粒污泥内高度富集、活性持留，具有分泌PN功能的Microlunatus spp.(17%)、Chryseobacterium spp.(10%)利于颗粒结构稳定，而兼性菌Bacteroidetes spp.高度富集(45%)导致PS过量分泌、颗粒厌氧内核裂解。应用SDS-PAGE、2-DE等技术解析不同结构颗粒污泥发现，稳定颗粒PN分子量主要分布在14.3-44.3kDa，其中Tpx正调节氧化应激反应在氯苯胺降解过程起主要作用，PPIase通过催化寡肽脯氨酸酰亚胺缩氨酸顺反异构化加速PN分泌、微生物絮凝，OprF参与跨膜运输低聚物合成与细菌间黏合，外膜蛋白OMPs则通过跨膜运输促进PN合成、颗粒结构稳定。研究结果为阐明好氧颗粒污泥形成的微生物学机理、优化调控好氧颗粒污泥工艺运行稳定性提供科学依据。. 对照项目研究计划，课题组较好完成项目研究内容，达到预期研究目标，发表SCI论文7篇，授权发明专利1项，培养硕士研究生2名。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Reaction kinetics of the degradation of chloroanilines and aniline by aerobic granule
好氧颗粒降解氯苯胺和苯胺的反应动力学
  • DOI：
    10.1016/j.bej.2012.07.015
  • 发表时间：
    2012-10
  • 期刊：
    Biochemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhu, Liang;Lv, Meile;Dai, Xin;Xu, Xiangyang;Qi, Hanying;Yu, Yanwen
  • 通讯作者：
    Yu, Yanwen
废水处理系统中生物聚集体胞外多聚物研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    应用与环境生物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    俞言文;朱亮;戚韩英;徐向阳;田志娟
  • 通讯作者：
    田志娟
Correlation analysis of major control factors for the formation and stabilization of aerobic granule
好氧颗粒形成与稳定主控因素相关分析
  • DOI：
    10.1007/s11356-012-1202-8
  • 发表时间：
    2013-05
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Zhu, Liang;Dai, Xin;Lv, Meile;Xu, Xiangyang
  • 通讯作者：
    Xu, Xiangyang
Component analysis of extracellular polymeric substances (EPS) during aerobic sludge granulation using FTIR and 3D-EEM technologies
使用 FTIR 和 3D-EEM 技术对好氧污泥造粒过程中的胞外聚合物 (EPS) 进行成分分析
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2012.08.059
  • 发表时间：
    2012-11-01
  • 期刊：
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Zhu, Liang;Qi, Han-ying;Xu, Xiang-yang
  • 通讯作者：
    Xu, Xiang-yang
Role and significance of extracellular polymeric substances on the property of aerobic granule
胞外聚合物对好氧颗粒性能的作用及意义
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2011.12.008
  • 发表时间：
    2012-03-01
  • 期刊：
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Zhu, Liang;Lv, Mei-le;Xu, Xiang-yang
  • 通讯作者：
    Xu, Xiang-yang

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    王旭东

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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

        graph TD
          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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