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随着水产养殖业的快速发展,池塘生态环境受到不同程度的破坏,C、N、P元素的污染加剧,对养殖业的健康发展影响巨大,养殖水环境亟待修复。本文主要从市售益生菌产品和养殖池塘底泥中分离得到大量有益微生物,对其水环境调控功能进行分析和研究,并对功能菌种进行筛选。研究的主要内容和结果如下: (1)有益微生物的获得。底泥中微生物的分离及筛选:9份底泥样品分别经不同的液体培养基驯化、富集和固体平板的分离、纯化,得到具有异养硝化、反硝化、亚硝酸盐降解、兼性脱氮和解磷功能的菌种各27株,共135株。通过测定功能菌种的氨氮、亚硝酸氮降解率和可溶性磷增加率,筛选出6株异养硝化菌(YY9-2等)、9株反硝化菌(FX5-1等)、7株亚硝酸盐降解菌(YX8-2等)、6株兼性脱氮菌(TN1-3等)和7株解磷菌(P2-1等),共28株优势脱氮菌和7株解磷菌。益生菌产品中微生物的分离:通过稀释涂布平板法和平板划线法从市售益生菌产品中分离、纯化得到7株芽孢杆菌纯菌种,菌种编号分别为:C10-2、C12、C13、C15、C22、C23和C24。 (2)有益微生物的基因鉴定和生物学功能研究。底泥中筛选出的28株脱氮菌和7株解磷菌,使用引物27F、1492R进行16SrDNA的扩增、测序及比对,结果显示:解磷菌中主要包含肠杆菌(Enterobacter sp)、假单胞菌(P. putida)等,脱氮菌中主要包含假单胞菌属(Pseudomonas)、粪产碱菌属(Alcaligenes)、节杆菌属(Arthrobacter)等。对28株脱氮菌进行nirK和nirS基因的鉴定,结果表明YX1-3和YX1-2含nirK基因,TN3-1和TN5-1等5株菌含nirS基因。生物学功能研究发现,益生芽孢菌中C24生长最快,24h菌液OD600达到3.4;产酶能力:C13分泌蛋白酶最多,C12产淀粉酶最佳,C23和C24产卵磷脂酶能力最强;耐盐碱性:3%NaCl对C24无影响,对其余菌种抑制率分布在26%~74%,pH10条件下7株菌均未生长;实验芽孢菌(除C15)对金黄色葡萄球菌有抑菌作用,对大肠杆菌、嗜水气单胞菌和副溶血弧菌没有抑菌作用。28株脱氮菌在碳源利用上,有18株菌可利用蔗糖和淀粉作为碳源生长繁殖,包含YY9-2、YX8-2、TN5-1和FX2-2等。 (3)NiR酶活检测方法的建立及其应用。NiR是反硝化过程中的关键酶,大多存在于反硝化细菌的细胞周质,以NO2-为底物将其还原最终转化N2离开水环境。以1ml高效脱氮菌的离心发酵液或细胞破碎液作为NiR的粗酶液,经等体积1%葡萄糖溶液35℃保温孵化处理12h后,置于5mg/L NaNO2的10ml酶活测定体系35℃水浴,4h内每60min测定体系中的NO2--N含量,以单位时间内NaNO2的变化量表示NiR酶活性,Y=(X2-X1)·492.86/ΔT。应用方面,NiR活性可以作为菌种反硝化能力的检测指标,通过计算比较比酶活力IY评价并筛选出TN1-3(Zobellella denitrificans)、YX8-2(P. putida)和FX7-2(Pseudomonas mendocina)三株产酶能力强的脱氮菌;NiR活性还可作为一项新的水质检测标准,用于评估水体经脱氮的自净能力。 (4)有益微生物的脱氮功能研究。底泥中筛选的28株脱氮菌氨氮和亚硝酸氮降解能力测定结果显示,FX2-2、FX3-1、FX5-1、YX1-2和YX1-3这5株脱氮菌48h对初始浓度48mg/L氨氮的降解率达到30%,其中YX1-2的降解率最高,达到35%;YY9-2、FX7-2、FX9-1、YX8-2和TN5-1这5株脱氮菌48h内3.7mg/L亚硝酸氮的去除率均高于90%, YX8-2的去除率最高,为99.3%。芽孢杆菌的有毒氮素去除实验中,7株芽孢菌24h内对800mg/L氨氮的去除率均在50%以上,C12的去除率最高,为76.3%,在亚硝酸氮降解率方面,仅有C22在24h内对87mg/L亚硝酸氮去除率为64.4%,其余菌种的降解率低于30%;7株芽孢杆菌以100ppm接种于1.7mg/L NO2—N粗略模拟池塘,72h内NO2--N去除率在80%以上有C10-2、C15、C22、C23和C24,其中C15的降解率最高为95.6%。