好氧污泥颗粒化过程中胞外蛋白的作用机理研究
结题报告
批准号:
51078327
项目类别:
面上项目
资助金额:
37.0 万元
负责人:
徐向阳
依托单位:
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
项目参与者:
阮贇杰、孔赟、俞言文、丁炜
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中文摘要
好氧污泥颗粒化是近年来国内外废水生物处理领域的研究热点。胞外多聚物(Extracellular Polymeric Substances, EPS)在颗粒污泥形成过程中起着重要作用。项目在前期研究的基础上,以污泥胞外蛋白为重点,应用蛋白组学等研究技术方法,系统研究污泥颗粒化过程污泥EPS蛋白质差异表达、运行工况对污泥EPS蛋白质差异表达调控作用以及成熟颗粒污泥EPS蛋白组,明确调控污泥颗粒化和稳定颗粒结构的功能蛋白,以此揭示胞外蛋白在颗粒污泥形成中的作用,为系统阐明好氧污泥颗粒化微生物学机理提供理论依据。
英文摘要
项目针对好氧污泥颗粒化、结构稳定化机理不明晰以及调控对策缺乏等瓶颈问题,基于前期研究发现EPS在颗粒污泥形成过程中的重要作用,开展好氧污泥颗粒化及工况调控下EPS关键组分,尤其是PN组成差异及其作用机制研究。结果表明,好氧污泥颗粒化过程PN含量变化与颗粒粒径演变呈明显正相关(R2为0.9021),微生物在生物、水力双重选择压下应激赋予的高PN/PS比(>3.5)条件利于其团聚形成颗粒污泥结构。应用SDS-PAGE分析PN组分发现,颗粒化过程污泥EPS中大分子蛋白(20.1–66.4 kDa)比例明显增加,进一步结合EEM、FTIR等技术解析EPS关键组分发现,芳香族类蛋白在污泥颗粒化过程起重要作用,蛋白质聚合链、α-螺旋、β-折叠等二级结构利于微生物团聚、污泥颗粒化。对不同结合态的污泥EPS分析发现,高生物选择压下污泥TB-EPS大幅增加,而LB-EPS则变化不明显,具体组成分析揭示了强化污泥TB-EPS(分子量大于97.2 kDa,尤其是类蛋白类物质)富集、控制LB-EPS过度积累的培养策略有利于好氧污泥颗粒化。应用2-DE/MS技术分析颗粒化过程污泥PN差异表达发现,颗粒污泥内伴侣蛋白、连接蛋白、新陈代谢相关蛋白高度富集,其中:伴侣蛋白(htpG、GroEL等)通过信号分子传导构建网络体系,影响蛋白质转运、定位或分泌;连接蛋白(bztA、Extracellular solute-binding protein)通过介导细胞通讯影响微生物定殖、粘附和团聚,上述两类蛋白的高度富集利于微生物团聚、污泥颗粒化;此外,新陈代谢相关蛋白在细胞外大量存在可强化有机污染物高效降解。在此基础上,开展工况优化调控下颗粒污泥EPS蛋白差异表达研究发现,工艺选择压强化后颗粒污泥PN/PS比增高(3-6),芳香族蛋白、蛋白质二级结构AmideⅠ3-turn helix 和ß折叠结构等利于颗粒结构稳定的PN组分得以富集,加速胞外蛋白分泌或重建的PPIase、促进聚合物的跨膜运输及传递的OprF和OMPs等蛋白在细胞内高度表达,实现好氧颗粒污泥结构稳定。研究结果揭示了胞外蛋白在颗粒污泥形成中的作用,为阐明好氧污泥颗粒化微生物学机理提供科学依据。.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6篇,授权发明专利1项,培养研究生4名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.biortech.2013.04.017
发表时间:2013-07
期刊:Bioresource technology
影响因子:11.4
作者:Liang Zhu;M. Lv;X. Dai;Jia-heng Zhou;Xiang-yang Xu
通讯作者:Liang Zhu;M. Lv;X. Dai;Jia-heng Zhou;Xiang-yang Xu
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
DOI:--
发表时间:2012
期刊:应用生态学报
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
DOI:10.1007/s13762-013-0380-3
发表时间:2014-10
期刊:International Journal of Environmental Science and Technology
影响因子:3.1
作者:L. Zhu;X. Dai;X. Xu;M. Lv;D. Cao
通讯作者:L. Zhu;X. Dai;X. Xu;M. Lv;D. Cao
DOI:10.1016/j.procbio.2010.12.013
发表时间:2011-04
期刊:Process Biochemistry
影响因子:4.4
作者:Liang Zhu;Yan-wen Yu;Xiang-yang Xu;Zhijuan Tian;Wei-guo Luo
通讯作者:Liang Zhu;Yan-wen Yu;Xiang-yang Xu;Zhijuan Tian;Wei-guo Luo
废水厌氧生物处理种间直接电子转移(DIET)过程调控机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    59万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    徐向阳
  • 依托单位:
基于强化种间电子直接传递的高效厌氧生物处理新工艺机理研究
  • 批准号:
    51678519
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    徐向阳
  • 依托单位:
生物电化学强化含氯代硝基苯类有机废水厌氧生物处理的机理研究
  • 批准号:
    51378454
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    徐向阳
  • 依托单位:
厌氧微生物与ZVI协同还原脱氯转化含氯含硝基芳烃污染物的机理研究
  • 批准号:
    50778158
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    徐向阳
  • 依托单位:
降解有毒有机物好氧污泥颗粒化的微生物分子生态机理研究
  • 批准号:
    30470039
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    徐向阳
  • 依托单位:
ZVI-微生物偶合降解含氯含硝基芳烃污染物的机理研究
  • 批准号:
    50378082
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    徐向阳
  • 依托单位:
受氯代芳烃污染水体沉积物厌氧生物修复的应用基础研究
  • 批准号:
    30070026
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    14.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    徐向阳
  • 依托单位:
含氯代有机物工业废水厌氧生物处理技术的基础研究
  • 批准号:
    59208071
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    5.0万元
  • 批准年份:
    1992
  • 负责人:
    徐向阳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金