生物强化处理中架桥细菌促进降解菌定殖及其机制的研究

有毒难降解有机废水生物强化处理中降解菌的定殖是生物强化技术成功应用的关键步骤。有广泛共凝集能力的架桥细菌(bridging bacterium)在多菌种生物膜形成中扮演了重要的角色，本项目以废水处理系统中有广泛共凝集能力的架桥细菌Bacillus cereus G5为材料，采用荧光标记凝集素与菌体特异性结合等方法，分析架桥细菌表面凝集素受体的种类及能与细菌表面凝集素结合的糖类，探索架桥细菌广泛共凝集的机理；同时检测架桥细菌与硝基苯甲酸、苯胺等降解菌和土著菌凝集的比例和强度，揭示架桥细菌B.cereus G5在降解菌和土著菌之间的桥梁作用；同时采用荧光蛋白基因标记和示踪技术，检测架桥细菌和降解菌在生物膜中的数量和分布，从废水处理系统内、外，分析2种功能菌在微生物群落结构和动态中的行为，明确架桥细菌促进降解菌定殖于生物膜的功能，为解决生物强化处理中降解菌难以定殖的关键问题提供新的思路。

本项目根据架桥细菌在多菌种生物膜形成中的凝集作用，研究了架桥细菌促进降解菌定殖的条件和机理，为解决生物强化处理中降解菌不易定殖的问题提供新的思路，同时为凝集菌在环保领域的应用提供理论依据。.本项目以筛选到的3株有广泛共凝集能力的架桥细菌Bacillus megaterium T1、Bacillus. cereus G5、Bacillus marisflavi G8为材料，项目进行了如下研究。.(1) 环境、表面活性剂等因子对共凝集的影响.研究了细菌生长期、温度、pH、水力剪切力，除4 ℃和pH 5条件不利于架桥细菌与配对菌之间的共凝集能力之外，其他常规环境条件对共凝集能力没有显著影响；Ca2+、Mg2+的存在明显提高了配对菌的共凝集率；而表面活性剂（SDS、吐温80）或氧化剂（H2O2）的存在则降低了配对菌的共凝集率，研究结果为污水处理中共凝集菌的应用提供了重要的参考依据。.(2) 架桥细菌广泛共凝集的机理.以表现广泛共凝集能力的B. megaterium T1与其它4株配对菌为试验菌株，通过细菌间共凝集能力受蛋白酶、糖苷酶、热击、多种糖类的影响，揭示了T1菌体表面参与共凝集的既有凝集素又有凝集素受体，并且与不同配对菌共凝集时起作用的糖蛋白分子不同。. (3) 架桥细菌在外源降解菌和土著菌之间的桥梁功能.研究了3株架桥细菌与城市污水处理厂活性污泥中分离得到的13株土著菌和3株降解菌的共凝集率及生物膜形成能力，证实了架桥细菌在外源降解菌与废水处理系统中的土著菌之间具有桥梁功能，在废水处理系统外，探索了架桥细菌促进降解菌定殖的机制。.(4) 架桥细菌促进不同降解菌定殖于废水处理系统生物膜的功能.检测了架桥细菌分别与硝基苯甲酸降解菌、苯酚降解菌、4-硝基酚降解菌在SBBR反应器中的生物强化作用，通过对反应器出水水质的比较，从反应器水平证明了2种功能菌对难降解有机废水的生物强化效果。.本项目研究从机理和应用基础两方面探索了架桥细菌这一特殊功能菌在废水生物强化处理中的潜在应用价值，为生物强化处理中以生物自固定化方式促进降解菌定殖于膜生物反应器提供了依据。