[00146906]高产池塘附着细菌和游离细菌的群落时空分布及其原位调控技术研究

1、研究目标本项目首要任务是明确附着细菌和游离细菌在高产池塘的分布特征及影响其细菌生产力数量、结构群落和活性群落的环境因子,进而分析驱动附着细菌和游离细菌的关键因子,以及探索附着细菌和游离细菌在池塘养殖中的功能。 2、研究内容 （1）附着细菌和游离细菌的样品采集及环境因子分析：在附着细菌和游离细菌之间比较发现,双歧杆菌、假单胞菌、气单胞菌和不动杆菌明显增加,但乳杆菌、细胞弧菌、艾迪氏菌等减少。基于16srRNA宏基因组学和生物信息学工具分析水环境因子与细菌间相互关系显示,附着细菌是氨氮同化过程的关键细菌贡献者,并且上调了氨转化信号途径,加速了氮循环。附着细菌增加自养生物（绿藻等）繁殖,促进了磷循环。添加碳源促进了附着细菌和游离细菌的繁殖,提高水体总氨氮（94.4％）和磷酸盐（25.1％）的去除率,并促进草鱼生长（97.3％）。总之,外部碳和生物膜的添加显着上调了几种氮代谢途径。生物膜引起添加碳源系统中主要的异养菌的迁移,从而有效地去除氨氮。生物膜还促进了自养细菌的生长,使其成为氮和磷循环的主要参与者。同时,生物膜可能通过减少弧菌感染和增加次生胆汁酸的生物合成来促进鱼类生长。这项研究确定了参与氮和磷循环的关键细菌群落。这些新发现将对于建立可持续水产养殖将特别重要。 （2）附着细菌和游离细菌的生产力与数量、结构群落、活性群落的分析：不同放置密度的生态基系统均有效提高草鱼的增重率和特定生长率,并且降低饲料转换率,从而提高养殖产量。对生态基和养殖水体细菌组成分析发现,生态基可平衡养殖水体的细菌群落组成,β-变形菌纲和γ-变形菌纲为不同密度生态基养殖系统中的主要细菌类群,蜡样芽胞杆菌为不同生态基系统中的优势菌。研究也发现在生态基上吸附了比例较高的条件致病菌（产碱假单胞菌）,降低草鱼生长过程中的发病率。结合草鱼的生长性能和生态基上的菌群组成,可以得出生态基的最佳放置密度为S-100效果最佳,而蜡样芽胞杆菌是潜在的对草鱼生长具有促进作用的益生菌。添加芽孢杆菌到池塘中,实验组池塘水体中发酵单胞菌、玫瑰单胞菌、脱氯单胞菌和噬几丁质菌丰度显著高于对照组,实验组池塘水体原核微生物中致病菌假单胞菌、克雷伯氏菌和黄杆菌丰度显著低于对照组池塘。在这些原核微生物群落中,脱氯单胞菌和噬几丁质菌有除去NO3--N的作用,发酵单胞菌和玫瑰单胞菌具有脱氮的功能。综上,向养殖池塘添加外源性微生物-芽孢杆菌,可以改变水体中微生物群落结构,增加微生物多样性,实现对池塘水体中理化因素的调节,从而减少养殖污染物的排放。 （3）本报告构建了一种用于池塘废水处理的生物膜厌氧反硝化强化碳源筛选方法,包括以下步骤：1)生物膜厌氧微生物的分离与培养：将厌氧微生物从生物膜上分离到生理盐水培养液中获得含有厌氧微生物的培养液;2)厌氧微生物悬液的制备：将1)中厌氧微生物培养液与生理盐水混合得到厌氧微生物悬液;3)厌氧微生物代谢特征的测定：将2)中制备好的厌氧微生物悬液滴加到Biolog-ECO生态板上并培养;4)厌氧微生物碳源利用率的测定与分析：将3)中的Biolog-ECO生态板在酶标仪上进行检测,选择代谢强的碳源作为生物膜厌氧反硝化强化碳源。 本发明针对性地提供了一种用于池塘废水处理的生物膜厌氧微生物所需碳源的筛选方法,根据此方法筛选出的反硝化强化碳源可以达到强化生物膜脱氮的目的。本项目实施后,已掌握微生物群落的时空分布特征、了解影响微生物群落降低养殖污染的关键因素,并构建了一种本土原位微生物群落调控技术、构建节水减排型高产养殖技术规范。在中山市民众镇华辰水产养殖场推广应用1500亩。应用该调控技术后,鱼增重率提高9.2%,饲料转化率降低8.4%,养殖综合效益提高15%以上。总溶解固定含量等降低74%,污染减排20%以上。发表SCI论文 1篇,中文核心期刊论文 3篇,另外一篇SCI在审中。申请国家发明专利 1项,培养硕士研究生 1名。