Phanerochaete chrysosporium厚垣孢子固化床反應(yīng)器降解苯酚的性能研究及降解機(jī)理的轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、苯酚是很多工業(yè)生產(chǎn)的原料，也是很多反應(yīng)的副產(chǎn)物，隨著全世界工業(yè)的不斷發(fā)展，含有苯酚的工業(yè)廢水也在不斷的增多。由于苯酚對(duì)于環(huán)境以及動(dòng)植物的危害，苯酚廢水的處理亟待解決，因此世界各國(guó)對(duì)于廢水中苯酚的處理制訂了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。黃孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）是一株典型的白腐真菌，該菌株擁有非特異性的降解能力，并且能夠產(chǎn)生具有抗逆性的厚垣孢子，能夠耐受高濃度的有毒廢水，這些特性使得該菌株在廢水處理中得到廣泛應(yīng)

2、用。
　　本研究首先在搖瓶水平對(duì)P.chrysosporium降解苯酚的條件進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)降解動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了擬合。之后使用P.chrysosporium厚垣孢子菌絲球作為固化床反應(yīng)器的填充物，研究了反應(yīng)器連續(xù)處理苯酚廢水的能力，以及處理過(guò)程的穩(wěn)定性和不同水力停留時(shí)間下的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。最后對(duì)P.chrysosporium菌絲和厚垣孢子進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了生物信息學(xué)分析，并使用紅外光譜法對(duì)菌絲和厚垣孢子成分的差異進(jìn)

3、行了分析。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)在相同溫度、初始pH、初始苯酚濃度、接種量的條件下，P.chrysosporium厚垣孢子降解苯酚的速率是菌絲的2.47倍，同時(shí)厚垣孢子的重復(fù)使用能力也要遠(yuǎn)優(yōu)于菌絲。厚垣孢子降解苯酚最佳的降解條件為:初始苯酚濃度765 mg/L、初始pH值6.3、填充孢子量2.14 g、降解溫度32℃、搖床轉(zhuǎn)速150 r/min，最佳的降解時(shí)間為48 h。
　　(2)當(dāng)苯酚濃度低于200

4、mg/L時(shí)，P.chrysosporium厚垣孢子降解苯酚符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;當(dāng)苯酚濃度為300～1000 mg/L時(shí)，苯酚的降解符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。
　　(3)使用P.chrysosporium厚垣孢子菌絲球作為反應(yīng)器的填充物，最佳降解條件為填充40 g厚垣孢子、水力停留時(shí)間2h、溫度34℃、進(jìn)水濃度小于1000 mg/L。
　　(4)在最優(yōu)條件下反應(yīng)器降解速率穩(wěn)定保持于60％左右，穩(wěn)定降解持續(xù)10 d，在兩周左右才會(huì)出現(xiàn)

5、比較明顯的性能下降。
　　(5)在最優(yōu)條件下，水力停留時(shí)間1h、2h、3h時(shí)，進(jìn)水濃度為1000 mg/L時(shí)，苯酚的降解均基本符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。
　　(6)選取0h、36h、72 h的P.chrysosporium菌絲和36 h、72 h的厚垣孢子，每個(gè)樣品進(jìn)行1次生物學(xué)重復(fù)，然后使用Illumina Hiseq平臺(tái)對(duì)總計(jì)10個(gè)樣品進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，共得到40 G的測(cè)序數(shù)據(jù)，每個(gè)樣品得到的原始讀段和過(guò)濾后的高質(zhì)量讀段都在3

6、0000000條左右。
　　(7)經(jīng)過(guò)分析可以得出厚垣孢子和菌絲之間的差異基因，少于菌絲和厚垣孢子生長(zhǎng)代謝過(guò)程中出現(xiàn)的差異基因，而其中50個(gè)厚垣孢子和菌絲之間特有的差異基因更是其生物學(xué)功能和性狀差異的關(guān)鍵基因。
　　(8)通過(guò)KEGG通路對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在次級(jí)代謝產(chǎn)物的生物合成、酪氨酸代謝、RNA轉(zhuǎn)運(yùn)、核糖體形成、組氨酸的代謝、MAPK信號(hào)通路等方面，菌絲和厚垣孢子之間有著顯著的差異，這些都通過(guò)影響厚垣孢子與菌絲細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而直