循环水养殖异养硝化-好氧反硝化反应器脱氮性能及微生物群落代谢特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31502212
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1909.养殖与渔业工程学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Nitrate accumulation is an important issue in the recirculating aquaculture, as denitrification is thought hardly occurred in aerobic conditions of recirculating aquaculture system. Recently, heterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacteria have been thought as a feasible method to solve the problem. The objective of this proposal is to illustrate the microbial community metabolism and nitrogen removal characteristics in heterotrophic nitrification-aerobic denitrification reactor. First of all, heterotrophic nitrification-aerobic denitrification bacterium community were cultured and inoculated to set up a heterotrophic nitrification-aerobic denitrification reactor using bioaugmentation technology. Secondly, we will investigate the effects of carbon source, C/N ratio, temperature, DO and pH on nitrogen removal efficiency in the heterotrophic nitrification-aerobic denitrification reactor. Thirdly, we will figure out the bacteria diversity and microbial community metabolism, and illustrate the relationship between the environmental factors and microbial community structure of the reactor by high-throughput DNA sequencing technology. We hope to provide the scientific and theoretical basis for applying the heterotrophic nitrification-aerobic denitrification technology to the recirculating aquaculture system. The research has great significance for improving the development of the recirculating aquaculture.
硝酸盐积累是海水循环水养殖面临的重要问题,异养硝化—好氧反硝化细菌的发现和应用为有氧条件下去除硝酸盐提供了可能。针对目前国内外海水循环水养殖系统异养硝化—好氧反硝化研究较少的现状,本研究从生态学和微生物学角度对海水异养硝化—好氧反硝化反应器的脱氮性能及其内部微生物群落结构及代谢特性进行探讨。首先采用纯菌构建复合菌群的生物强化技术,将高效的耐盐异养硝化—好氧反硝化细菌构建复合菌群,接种建立异养硝化—好氧反硝化反应器,实现有氧条件下硝酸盐的去除;其次探讨不同碳源、碳氮比、温度、溶解氧、pH等环境因子对异养硝化—好氧反硝化反应器脱氮性能的影响机制;最后采用分子生物学技术揭示海水异养硝化—好氧反硝化反应器中的微生物多样性,阐明反应器内微生物群落结构与环境因子之间的关系,明确反应器内微生物群落代谢特性。本研究结果将为异养硝化—好氧反硝化技术在循环水养殖中的应用提供科学依据和理论基础。

结项摘要

循环水养殖具有环境可控、高效、环保和产品优质安全等优点,是当前国际上先进养殖模式的代表,其核心环节生物过滤依靠硝化细菌的硝化作用将对养殖物有害的氨氮转化为毒性较小的硝酸盐,而硝酸盐浓度积累过高对养殖鱼类具有潜在的胁迫和毒性,成为海水循环水养殖面临的重要问题。本项目首先采用复合菌群的生物强化技术,将高效的耐盐异养硝化—好氧反硝化细菌构建复合菌群,接种建立异养硝化—好氧反硝化反应器,其次探讨不同环境因子对反应器脱氮性能,构建反硝化动力学特性模型,最后采用分子生物学技术揭示海水异养硝化—好氧反硝化反应器中的微生物多样性及碳源代谢特性,明确反应器内微生物群落功能。研究结果显示将3种反硝化细菌接种构建的反应器具有良好的脱氮性能,好氧反硝化反应器接种后挂膜成熟需要15d;当C/N大于10,温度20-35℃,pH为7,盐度2-5mg/L,在有氧条件下反应器的硝酸盐去除率均达到90%以上;Monod方程的动态模型能很好的拟合该好氧反硝化的动力学过程,相应的参数分别为:V_(max,"NO3" )为25.32 mg/(L•h), K_s",NO3" 为0.11mg/L, V_(max,"NO2" )为21.26 mg/(L•h), K_s",NO2" 为0.04 mg/L;反应器内微生物群落隶属于19个主要的科,发现接种盐单胞菌Halomonas venusta是优势种,说明盐单胞菌在这个反硝化过程中起主要作用;采用Biolog-ECO板来分析好氧反硝化菌的群落代谢特征发现进水硝酸盐浓度保持不变,HRT越长,微生物代谢活性越强,反应器内微生物对碳源的代谢利用强弱顺序是:多聚物>氨基类>碳水化合物>羧酸类>胺类>酚酸类。本项目研究结果为异养硝化—好氧反硝化技术在循环水养殖中的应用,解决循环水养殖系统氮的积累以及海水养殖污水排放问题提供有力的科学依据和数据基础。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于高通量测序的石斑鱼循环水养殖生物滤池微生物群落分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄志涛;宋协法;李勋;万荣;董登攀;石蓉蓉;翟介明
  • 通讯作者:
    翟介明
好氧反硝化反应器中微生物群落的碳代谢特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    海洋与湖沼
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江玉立;黄志涛;宋协法;陈钊
  • 通讯作者:
    陈钊
Ammonia-oxidizing bacteria and archaea within biofilters of a commercial recirculating marine aquaculture system.
商业循环海水养殖系统生物过滤器内的氨氧化细菌和古细菌
  • DOI:
    10.1186/s13568-018-0551-1
  • 发表时间:
    2018-02-10
  • 期刊:
    AMB Express
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Huang Z;Jiang Y;Song X;Hallerman E;Peng L;Dong D;Ma T;Zhai J;Li W
  • 通讯作者:
    Li W
Effects of nitrate on aquaculture production, blood and histological markers and liver transcriptome of Oplegnathus punctatus
硝酸盐对马尾石鳅养殖产量、血液和组织学标志物以及肝脏转录组的影响
  • DOI:
    10.1016/j.aquaculture.2018.11.048
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    Aquaculture
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Xiaohan Yang;Xiefa Song;Lei Peng;Eric Hallerman;Zhitao Huang
  • 通讯作者:
    Zhitao Huang
海水好氧反硝化反应器脱氮性能及其动力学特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江玉立;黄志涛;宋协法;陈钊;董登攀;彭磊
  • 通讯作者:
    彭磊

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其他文献

颗粒沉降问题的SPH数值模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    重庆理工大学学报(自然科学)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    邵家儒;杨瑜;黄志涛;邹麟
  • 通讯作者:
    邹麟
广西田东雾云洞更新世脊椎动物群
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    古脊椎动物学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    黄慰文.;陈耿娇;王頠;莫进尤;黄志涛;田锋
  • 通讯作者:
    田锋
罐车防晃结构 SPH 模拟研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用数学和力学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    黄志涛;杨瑜;邵家儒;张月月
  • 通讯作者:
    张月月

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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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