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产甲烷菌群是厌氧颗粒污泥中的重要功能菌群。甲基辅酶M还原酶（MCR）是产甲烷菌所特有的酶，mcrA基因编码MCR的α亚基。本论文以取自工业化UASB反应器中处理维生素B12和阿维菌素废水的厌氧颗粒污泥为研究对象，采用PCR-DGGE、基因克隆文库等分子生物学手段，基于mcrA基因对厌氧颗粒污泥中的产甲烷菌群组成和结构进行研究，获取产甲烷菌群的多样性、系统发育关系等信息。此外，还对构建出的功能基因工程菌对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响进行初步研究。研究获得以下结果：对不同污泥样品基于mcrA基因所得的DGGE图谱条带模式存在差异，表明在不同环境中产甲烷菌群结构有所不同，产甲烷菌群中优势种群易受环境影响而发生变化。根据DGGE图谱计算不同污泥样品的产甲烷菌群多样性指数、丰富度指数和优势度指数，结果显示，由于两种工业废水的特性不同造成环境压力的差异，导致相应厌氧颗粒污泥中产甲烷菌群的多样性不同，处理维生素B12废水的污泥样品的产甲烷菌群显示出更高的多样性和丰富度。将两种污泥样品DGGE图谱条带进行测序分析比对，确定了污泥中产甲烷菌的优势种属，并对其进行系统发育分析。其中，维生素B12厌氧颗粒污泥中，产甲烷八叠球菌目甲烷鬃菌属为优势种属，此外，还有少量甲烷杆菌目；阿维菌素厌氧颗粒污泥中，产甲烷八叠球菌目甲烷鬃菌属为优势种属，此外，还有一部分为甲烷八叠球菌属和甲烷杆菌目。采用构建基因克隆文库的方法基于mcrA基因对两种污泥样品进行研究，结果显示：处理维生素B12废水的厌氧颗粒污泥中的产甲烷菌有产甲烷八叠球菌目、产甲烷微菌目和产甲烷杆菌目，其中，产甲烷八叠球菌目为优势种群；处理阿维菌素废水的厌氧颗粒污泥中的产甲烷菌多样性相对较低，只检测出产甲烷八叠球菌目和产甲烷杆菌目，其中，产甲烷八叠球菌目甲烷鬃菌属为优势种属。克隆文库与PCR-DGGE对厌氧颗粒污泥产甲烷菌群的分析结果存在一定差异。就VB12厌氧颗粒污泥而言，两种方法均检测出产甲烷八叠球菌目为优势种群，而少量的产甲烷微菌目仅被克隆文库检测到，表明构建基因克隆文库能更全面的获取菌群组成信息。在构建基因克隆文库的过程中，得到功能基因工程菌，考察其对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响，结果发现：投加基因工程菌降低了厌氧颗粒污泥的累积产甲烷量，但提高了厌氧颗粒污泥的最大产甲烷速率。同时，投加基因工程菌后，系统pH值降低的速度和程度均有所增大。由此推测，基因工程菌的投加，可能有利于产酸过程，进而提高产甲烷速率；同时，乙酸加速积累导致pH值快速降低，抑制了产甲烷菌的活性，造成厌氧颗粒污泥的累积产甲烷量明显降低。