开题-海水养殖环境氨氧化功能菌群的总汇.doc

硕士学位研究生 开题报告与文献总结 课题名称：海水养殖环境氨氧化功能菌群的研究 学号： 学科专业： 环境科学与工程 年级： xxx级 姓名： xxx 指导教师 ： xxxx 报告时间 ： xxxx年 01月 13 日 中 国 石 油 大 学 目录 开 题 报 告 1 1 课题来源与选题依据 1 2 国内外研究现状分析 5 3 研究目标、研究内容 9 3.1 研究目标 9 3.2 研究内容 10 4 拟采取的实验材料与实验方案 10 4.1 实验材料 10 4.2 实验方案 10 4.2.1 hzo基因文库的建立 10 4.2.2基因文库克隆及序列测定 11 4.2.3 hzo基因序列的统计学及系统进化分析 12 4.2.4 厌氧氨氧化菌与生态因子的关系 13 4.2.5 hzo基因的定量分析 13 4.3 预期效果 15 4.4 课题的创新性 15 5 进度安排 16 文 献 综 述 1 1. 引言 1 2. 海水养殖中的氨氮 2 2.1 海水养殖中氨氮的污染与危害 2 2.2 海水养殖中氨氮的处理技术 5 2. 厌氧氨氧化 7 2.1 厌氧氨氧化菌 7 2.1.1 厌氧氨氧化菌的形态特征与内部结构 7 2.1.2 厌氧氨氧化菌的种类 8 2.1.3 厌氧氨氧化菌的理化特性 9 2.1.4 厌氧氨氧化菌的反应机理 10 2.2 厌氧氨氧化作用及其发展现状 11 2.3 氨氧化细菌与古菌的生态学意义 15 3. 研究微生物的分子生物学技术 18 3.1 基因文库的构建 19 3.2 聚合酶链式反应技术PCR 20 3.2.1 PCR-DGGE / TGGE方法 21 3.2.2 PCR-RFLP方法 21 3.2.3 PCR-T-RFLP方法 21 3.2.4 定量PCR分析法 22 3.3 琼脂糖凝胶电泳技术 22 3.4 连接转化技术 23 3.5 DNA克隆 23 3.6 荧光原位杂交(FISH)技术 24 3.7 DNA 测序及序列分析 24 4．展望 26 参考文献 1 开 题 报 告 1 课题来源与选题依据 我国是水产养殖大国，在全球海水养殖产量中我国约占70%。在渔业资源和养殖水体有限的情况下，水产养殖普遍采用增加养殖密度、提高单位水体产量的办法和措施。集约化、高密度养殖规模日益扩大，集中投饵造成养殖水体中积累大量的粪便、残饵和死亡的动植物尸体，导致水体中作为蛋白代谢终产物的氨氮含量严重超标，养殖生态环境遭到破坏，鱼虾病害频发，造成巨大的经济损失。一般情况下，水体的氮循环处于一种稳定的状态，水体氨氮及亚硝态氮维持正常水平。但在高密度养殖及淡水综合养殖的水体中，由于大量的投饵而留下的残饵、水体中水生动物的大量排泄物的累积，而定期的使用消毒药剂，在杀灭有害微生物的同时，有益微生物种类及数量也会相应减少，水生态失衡，表现为水质恶化，水体透明度降低，水体缺氧，大量积累的氮素硝化过程受阻，形成养殖水体中氨氮和亚硝酸盐含量高，尤其是温度及pH值较低时，硝化作用减弱，造成亚硝酸盐积累更明显。同时，大量养殖含氮废水排放到沿海海域，造成了严重的环境污染，引发附近海域富营养化现象，并随着潮汐和海流运动不断扩散，造成世界性的影响。 氨氮污染已成为制约水产养殖环境的主要胁迫因子，控制水体中的氨氮污染成为规模化养殖成功的关键之一。人们期盼找到能够发挥水体净化作用的氨氧化微生物，能够快速降解、吸收和转化水中的氮、磷和有机污染物，并在形成优势菌群后抑制有害微生物的生长，在养殖水体修复、自净中发挥关键性作用。 氮素是所有生命体的物质基础，在自然界存在多种价态的赋存形式。氮素的循环是通过不同类型的微生物参与下进行的（如图1）。氮循环（Nitrogen Cycle）是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。氮循环的4个主要过程，即固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用，均由微生物所驱动。硝化反应是全球氮循环的一个关键过程，是指在好氧条件下将NH4+ 经NO2- 氧化为NO3-。氨氧化反应涉及到两种重要的微生物，即氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA），它们均为自养菌。氨氧化过程中主要由两种酶参与，分别为氨单加氧酶（AMO）和羟胺氧化酶（HAO）；亚硝酸氧化过 图1 海洋微生物参与的氮循环过程 程由亚硝酸氧化还原酶（NOR）催化。除此，有机或无机氮还可以被异养硝化菌所氧化，异养硝化微生物包括细菌、放线菌、真菌