高效脱氮菌株Q-1的筛选及其脱氮机制OACHSSCD

【目的】筛选有高效氮去除能力的细菌,优化脱氮工艺,并探究其脱氮机制,为含氮废水的生物脱氮处理提供菌种资源及技术参考。【方法】从凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖池底泥水混合物中,用溴百里酚蓝筛选培养基初步筛选高效脱氮菌株,进行氮去除能力复筛,形态学、生理生化和16S rRNA基因序列分析;以NO_(2)^(-)-N去除率为指标,通过单因素与正交实验获得菌株最优脱氮条件;分别以NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N为单一氮源和混合氮源对菌株进行脱氮特性研究及氮平衡分析;通过全基因组测序,分析其氮代谢通路及脱氮机制。【结果】从对虾养殖底泥中筛选到一株高效脱氮菌株,命名为Q-1,初步鉴定为栖植物潘隆尼亚碱湖杆菌(Pannonibacter phragmitetus)。优化获得该菌株最优脱氮条件为pH 7.0,NaCl 20 g/L,装液体积占比50.0%,温度40℃。该条件下,8 h内可将500 mg/L亚硝酸盐完全去除,去除率较优化前提高125%。在异养硝化-好氧反硝化特性实验中,48 h内对NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N的去除率分别为69.39%、100%和100%;多氮源共存时,优先去除NO_(3)^(-)-N,且在氮平衡分析中发现,菌株Q-1对3种氮源的去除以同化作用为主。基因组中共注释到nasADE、narGHIK、nirK等11个氮代谢相关功能基因,结合KEGG数据库比对,脱氮特性及氮平衡分析,其氮代谢包括NH_(4)^(+)-N同化、反硝化、同化型硝酸盐还原为氨(ANRA)和亚硝酸盐氧化途径。【结论】菌株Q-1脱氮效果较高,主要通过NH_(4)^(+)-N同化、反硝化和ANRA三种代谢途径进行脱氮,为生物法处理不同含氮废水提供了优良的菌种资源,同时为进一步探究微生物氮代谢的多样性提供了理论参考。