Phanerochaete chrysosporium厚垣孢子固化床反应器降解苯酚的性能研究及降解机理的转录组分析.pdf

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1、RESEARCHOFPHENOLDEGRADATIONPERFROMANCEBYPHANEROCHAETECHRYSOSPORIUMCHLAMYDOSPORESPACKEDBEDREACTORANDTHETRANSCRIPTOMESEQUENCINGANALUSISOFDEGRADATIONMECHANISMADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMa

2、sterofScienceByQinYuSupervisor:Prof.WangHaileiMay,2016摘要苯酚是很多工业生产的原料，也是很多反应的副产物，随着全世界工业的不断发展，含有苯酚的工业废水也在不断的增多。由于苯酚对于环境以及动植物的危害，苯酚废水的处理亟待解决，因此世界各国对于废水中苯酚的处理制订了严格的标准。黄孢原毛平革菌（Phanerochaetechrysosporium）是一株典型的白腐真菌，该菌株拥有非特异性的降解能力，并且能够产生具有抗逆性的厚垣孢子，能够耐受高浓度的有毒废水，这些特性使得该菌株在废水处理中得到

3、广泛应用。本研究首先在摇瓶水平对P.chrysosporium降解苯酚的条件进行了优化，并对降解动力学方程进行了拟合。之后使用P.chrysosporium厚垣孢子菌丝球作为固化床反应器的填充物，研究了反应器连续处理苯酚废水的能力，以及处理过程的稳定性和不同水力停留时间下的反应动力学。最后对P.chrysosporium菌丝和厚垣孢子进行了转录组测序分析，对所得数据进行了生物信息学分析，并使用红外光谱法对菌丝和厚垣孢子成分的差异进行了分析。主要研究结果如下：（1）在相同温度、初始pH、初始苯酚浓度、接种量的条件下，P.chrysospor

4、ium厚垣孢子降解苯酚的速率是菌丝的2.47倍，同时厚垣孢子的重复使用能力也要远优于菌丝。厚垣孢子降解苯酚最佳的降解条件为：初始苯酚浓度765mg/L、初始pH值6.3、填充孢子量2.14g、降解温度32℃、摇床转速150r/min，最佳的降解时间为48h。（2）当苯酚浓度低于200mg/L时，P.chrysosporium厚垣孢子降解苯酚符合一级动力学方程；当苯酚浓度为300~1000mg/L时，苯酚的降解符合零级动力学方程。（3）使用P.chrysosporium厚垣孢子菌丝球作为反应器的填充物，最佳降解条件为填充40g厚垣孢子、水力

5、停留时间2h、温度34℃、进水浓度小于1000mg/L。（4）在最优条件下反应器降解速率稳定保持于60%左右，稳定降解持续10d，在两周左右才会出现比较明显的性能下降。（5）在最优条件下，水力停留时间1h、2h、3h时，进水浓度为1000mg/L时，苯酚的降解均基本符合一级动力学方程。I（6）选取0h、36h、72h的P.chrysosporium菌丝和36h、72h的厚垣孢子，每个样品进行1次生物学重复，然后使用IlluminaHiseq平台对总计10个样品进行了转录组测序，共得到40G的测序数据，每个样品得到的原始读段和过滤后的高质量

6、读段都在30000000条左右。（7）经过分析可以得出厚垣孢子和菌丝之间的差异基因，少于菌丝和厚垣孢子生长代谢过程中出现的差异基因，而其中50个厚垣孢子和菌丝之间特有的差异基因更是其生物学功能和性状差异的关键基因。（8）通过KEGG通路对比分析，发现在次级代谢产物的生物合成、酪氨酸代谢、RNA转运、核糖体形成、组氨酸的代谢、MAPK信号通路等方面，菌丝和厚垣孢子之间有着显著的差异，这些都通过影响厚垣孢子与菌丝细胞结构，而直接或间接的影响了其降解苯酚的能力。（9）最后，利用红外光谱仪对厚垣孢子以及菌丝的成分差异性进行分析，得出厚垣孢子内含有

7、大量的脂类、蛋白质以及碳水化合物，而菌丝内则多为糖类。关键词：苯酚，黄孢原毛平革菌，厚垣孢子，固化床反应器，转录组测序IIABSTRACTPhenolistherawmaterialinindustrialproductionandby-productofmanyreactions,whichhasbeenincreasedconstantlyalongsidewiththedevelopmentofglobalindustrialdevelopment.Becausephenolisharmfultoenvironment,plants

8、andanimals,thetreatmentofwastewatercontainingphenolneedstobesolvedurgently,therefore,manycountri