生物堆肥現(xiàn)狀及其發(fā)展前景-在線瀏覽
2025-05-22 23:38本頁面
【正文】 DNA序列已在GenBank數(shù)據(jù)庫登陸；通過同源性比較得到的9個高溫菌、9個放線菌屬在堆肥中均未見報道。所不同的是，擴增的片斷為16s一23s rRNA基因間隔區(qū)(AmsA)。它是基于DNA分子堿基互補配對的原理，用特異性的cDNA探針與待測樣品的DNA或RNA形成雜交分子的過程。根據(jù)研究對象的rDNA序列或者相關(guān)數(shù)據(jù)庫中的信息設(shè)計探針，探針的設(shè)計要求專一性較高。第一層次是直接在環(huán)境樣品上進行原位雜交，通過原位雜交不僅可以測定不可培養(yǎng)微生物的形態(tài)特征及豐度，而且可以在原位分析其空間分布和動態(tài)。最初是以放射性標(biāo)記的rRNA靶探針用于顯微鏡鑒定單個的微生物細胞。第三層次是與環(huán)境樣品中的提取出的DNA和rRNA進行數(shù)量印跡雜交。16s rRNA基因探針研究堆肥過程中細菌群落的動態(tài)變化結(jié)果表明，細菌16s rRNA基因探針開始時僅達到37％的靶目標(biāo)，但隨后在第84h樣品中達到最大值83％。1．3生物標(biāo)志物方法生物標(biāo)志物(Biomakers)通常是微生物細胞的生化組成成分，其總量通常與相應(yīng)生物量呈正相關(guān)。測定時，首先使用合適的提取劑提取環(huán)境微生物樣品中的這些化合物并加以純化，然后用合適的溶劑制成合適的樣品用Gc或Lc檢測，最后用統(tǒng)計方法對得到的生物標(biāo)記物譜圖進行定性定量分析。因此，環(huán)境樣品中微生物醌的組成，即醌指紋可在一定程度上反映微生物的群體結(jié)構(gòu)。在一定條件下，微生物醌的含量相對穩(wěn)定，故可利用微生物醌測定環(huán)境中的活性微生物的濃度。用微生物醌指紋研究堆肥過程中微生物群落結(jié)構(gòu)的變化結(jié)果表明，微生物量先升后降，而微生物群落多樣性一直連續(xù)增加。是主要的微生物種類，后期出現(xiàn)了多種Adf∞6耐硎n的繁殖，且通過總微生物醌(total qllinine content，TQ)和微生物醌的多樣性(divergence 0f quinmm，DQ)與理化參數(shù)，如c／N比、pH、耗氧量等指標(biāo)具有很好的一致性。此外，磷脂不能作為細胞的貯存物質(zhì)，在細胞死亡后會很快降解，可以代表微生物群落中“存活”的那部分群體。Hemnann和shann利用腫A圖譜分析了城市 固體廢物堆肥過程中微生物群落的變化。結(jié)果表明，微生物量(用磷酸脂肪酸總量表示)在1 d后達到峰值，約為堆肥起始時的6倍。微生物量在此過程中也降到峰值的一半水平。革蘭氏陰性菌和真菌在堆肥溫度達到約50℃之前增加，但是，在高溫期反而減少。放線菌在堆肥過程中始終數(shù)量不高，但在后期的堆肥過程中有所增加。當(dāng)適宜條件時，微生物迅速生長繁殖，中溫微生物數(shù)量快速增長，堆肥溫度隨之上升；當(dāng)達到不適于中溫微生物生長繁殖的溫度時，盡管中溫微生物數(shù)景還會進一步增長，但其生長繁殖速度減慢或結(jié)束。根據(jù)微生物活性，可將其在高溫階段的生長過程分為3個時期，即對數(shù)增長期、減速增長期和內(nèi)源呼吸期。由于受高溫所限制，該階段微生物群落的多樣性相對較低，但微生物活性卻較高。甚至還會出現(xiàn)一些高級生物形式，如蚯蚓、昆蟲、甲蟲等，物種多樣性開始恢復(fù)，此時堆肥生態(tài)系統(tǒng)成熟或達到頂級。有些細菌，例如芽孢桿菌，能形成很厚的孢子壁以抵抗高溫、輻射和化學(xué)腐蝕等不良環(huán)境。嗜溫細菌是堆肥系統(tǒng)中最主要的微生物。Beffa腦等曾經(jīng)在堆肥過程中的高溫期篩選出嗜熱菌屬，這些細菌能夠在65℃以上，甚至高達82℃的垛溫下生長。嗜溫性真菌地霉菌)和嗜熱性真菌煙曲霉是堆肥生料中的優(yōu)勢種群，其他一些真菌，如擔(dān)子菌、子囊菌、橙色嗜熱子囊菌也具有較強的分解木質(zhì)纖維素的能力。當(dāng)溫度下降到60℃以下時，嗜溫性真菌和嗜熱性真菌又都會重新出現(xiàn)在堆肥中。2．3 放線菌放線菌可以分解一些纖維素、溶解木質(zhì)素，比真菌能夠忍受更高的溫度和pH值。在惡劣條件下，放線菌則以孢子的形式存活。綜上所述，堆肥微生物學(xué)研究仍然主要依賴于分離、培養(yǎng)的方法。但是，研究人員不應(yīng)拘泥于該方法。然而，由于當(dāng)前堆肥工藝的經(jīng)濟性，堆肥產(chǎn)品的應(yīng)用存在一定的問題，限制了堆肥技術(shù)的推廣應(yīng)用。各種基于生物標(biāo)志物(biomarker)的測定方法(微生物醌法，脂肪酸法)和分子生物學(xué)方法在微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)研究中相繼得到了廣泛應(yīng)用。應(yīng)用廣泛的DGGE技術(shù)，盡管其凝膠上的條帶可以在回收后用于測序比較，但是研究人員一般僅利用DGGE等技術(shù)進行微生物群落的初步分析。雜交技術(shù)具有簡便的特點，但需要具有很強的研究基礎(chǔ)和特異性的序列，以便從中篩選出有效的序列。生物醌技術(shù)可以定量評價環(huán)境中微生物
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