又一篇！天昊Accu16S细菌绝对定量测序项目文章登陆国际顶级环境工程杂志《Bioresource Technology》

原创上海天昊生物

昊文章

使用技术：

天昊生物Accu16S^TM细菌扩增子绝对定量测序技术

影响因子：9.644 (一区Top)

近期，北京工业大学城市建设学部杨艳玲研究员课题组研究成果在国际顶级环境工程期刊《Bioresource Technology》（IF=9.644, 一区Top)上发表。这是该课题组时隔仅仅半年时间，于今年1月份利用天昊生物Accu16S^TM细菌扩增子绝对定量测序技术发表文章以来（喜讯！天昊16S扩增子绝对定量测序项目文章登陆《Bioresource Technology》），在该杂志上发表的又一篇论文。

研究者通过对中试规模的两级潮汐流人工湿地相关检测，探索了潮汐流人工湿地异养硝化-好氧反硝化、氮代谢基因和关键细菌之间的数量生态学关联，并在此基础上，提出了异养硝化和好氧反硝化细菌的氮转化机理和分散式污水处理的工程意义。

此外该课题组还在同期，利用天昊生物宏基因组测序服务，在《Science of The Total Environment》（IF= 7.964，二区）杂志上发表了另外一篇论文。在恭喜客户获得如此好研究成绩的同时，也让我们来简单看下这篇《Bioresource Technology》文章。

英文题目：Quantitative ecology associations between heterotrophic nitrification-aerobic denitrification, nitrogen-metabolism genes, and key bacteria in a tidal flow constructed wetland

中文题目：潮汐流人工湿地异养硝化-好氧反硝化、氮代谢基因和关键细菌之间的数量生态学关联

期刊名：Bioresource Technology

影响因子：9.644 (一区Top)

发表时间：2021年6月23日

研究概要

人工湿地(CWs)是一种环境可持续系统，运行成本低，易于管理，用于城市地区、郊区住宅和公共建筑废水的分散处理。然而，用砾石或沙子填充的地面或地下流动池具有微生物群落功能冗余和多样性有限、脱氮性能低、不耐低温和建设成本较高等问题。因此，开发出在低温下提高分散式废水处理系统中总氮去除效率的方法，就显得尤为重要。

本研究在中试规模的两级潮汐流人工湿地(TFCW)中探索异养硝化-好氧反硝化的定量机制。采用填充页岩陶粒(SC)和活性氧化铝(AA)，分别在第一阶段和第二阶段构建了两阶段中试规模的TFCW。具体目标是：1)研究在低温下启动和稳定阶段典型循环中的氮变化；2)通过16S rRNA绝对定量高通量测序确定微生物组、功能菌属和氮代谢基因的变化；3)鉴定SC-AA-TFCW中优势属和氮代谢基因之间的联系；以及4)量化氮代谢基因对氮转化的贡献和关联，并确定HN-AD过程的关键菌属。在此基础上，提出了HN-AD工艺的氮转化机理和分散式污水处理的工程意义。

结果发现，在启动阶段，AA-TFCW加速了NH4⁺-N的下降，转化率达到6.68 mg NH4⁺-N/(L·h)。在稳定阶段，SC-AA-TFCW耐低温(< 13℃)，实现了稳定的NH4⁺-N和TN去除，流出物分别为6.36-8.13 mg/L和9.43-14.7 mg/L（图1）。

图1、不同阶段的NH4⁺-N、NO2^-- N、NO3^-- N、TN和DO浓度。(a)第10天，(b)第41天，(c)第60天，以及(d)第114天。

随后利用天昊生物Accu16S^TM细菌扩增子绝对定量测序技术，发现优势菌属为以Ferribacterium 铁杆菌属为核心的异养硝化和好氧反硝化（HN-AD）细菌，通过硝酸盐同化和完全反硝化(NO3^--N→N2)同时去除NH4⁺-N和NO3^--N（图2-图4）。

图2、SC-AA-TFCW中细菌群落结构(a)、多样性(b)、优势菌门相对丰度(c)和优势菌门绝对丰度(d)。

图3、在SC-AA-TFCW中鉴定的前50个菌属的热图(a)、与氮转化相关的功能基因(b)和氮代谢途径(c)。

图4、网络显示了在启动阶段(a)和稳定阶段(b)基于Spearmans相关分析的相关功能基因和前50的菌属之间关系。

定量关联结果强调了硝化作用、硝酸盐同化作用和反硝化作用在脱氮中的重要性。HN-AD细菌(如Lactococcus、Thauera和Aeromonas)在数量关联中携带更重要的基因，包括napAB、nasA和gltBD等，这意味着HN-AD细菌在SC-AA-TFCW运行中具有多重作用（图5）。