厌氧氨氧化细菌多途径代谢的分子机理及其对细菌生长的调控机制

基本信息

  • 批准号:
    51478006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    -- 万
  • 负责人:
    刘思彤
  • 依托单位:
    北京大学
  • 学科分类:
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The anaerobic ammonium oxidization is a novel wastewater treatment technology with its advantages of high performance,efficient energy saving and environment friendly. However, The application of anaerobic ammonium oxidization (anammox) process for wastewater treatment is limited by the slow growth rate of anammox bacteria. Actually, the different metabolism routes of bacteria produced different energy and reduced force for theirs growth. Based on the owned phenomenon about the coinstantaneous conversion of ammonium and nitirte at autotropgic conditions and conversion of nitrate and COD at heterotrophic conditions by some anammox bacteria, this project aims to increase the anammox bacteria growth by couping this two routes to obtain the maximum metabolism energy. This project will investigate the mechanism of the coupling metabolism routes by stable isotope labeling, metagenomic and macrotranscriptome technology. Both of the detailed route of organic compound assimilation and the interaction of organic compound oxidization and anammox route will be revealed, as well as the involed material metabolism and energy metabolism in these reactions will be expounded. In addition, the optimal bacteria cultivation conditions for the increased anammox bacteria growth rate will be determined. This study would do great efforts to sovle the key problems of anammox technology and accelerate the application of anammox technology for the wastewater treatment.
厌氧氨氧化是新一代污水处理技术,其高效、节能且环境友好,厌氧氨氧化细菌生长速率缓慢是此技术应用的制约因素之一。不同代谢模式通过启动胞内不同的代谢通路获取能量用于细菌新陈代谢,细菌生长速率也会有所不同。本研究针对某些种类厌氧氨氧化细菌能在自养氧化氨氮的同时还能转化小分子有机物和硝酸氮的多样化代谢途径,提出实现不同代谢通路的最佳耦合以最大程度提供能量和还原力供给细胞增长,提高厌氧氨氧化细菌生长速率。同时结合同位素示踪分析代谢产物与宏基因组、转录组、cDNA微阵列(基因芯片)技术分析差异基因代谢通路,将基因表达水平和代谢产物水平的研究有机结合,揭示不同生长状态下细菌的关键代谢通路,以此阐明代谢模式对细菌生长的调控机制。研究结果将有助于解决厌氧氨氧化菌生长速率问题,对推进节能减排厌氧氨氧化新一代污水处理技术的研究和应用具有重要学术价值和研究意义。

结项摘要

厌氧氨氧化技术高效、节能且环境友好,成本仅为传统生物脱氮技术1/10。尽管在欧洲越来越多的中试和生产规模厌氧氨氧化反应器相继建成,其国内大规模工程应用仍有待强力推进。厌氧氨氧化特种菌种生长速率缓慢带来的菌源缺乏和难于培养是限制该技术广泛工程化应用的重要制约因素。项目执行以来,按照科研任务书中的任务设定,探究厌氧氨氧化细菌Ca. Brocadia fulgida与异养菌的竞争、厌氧氨氧化细菌活性和增殖的变化,得出自养、异养和兼养三种模式下达到最高厌氧氨氧化细菌活性和增殖的底物形式。通过长期反应器实验研究不同代谢模式对厌氧氨氧化细菌活性、增殖、菌群聚集状态以及厌氧氨氧化菌的胞内特征组分细胞色素c和阶梯烷脂质的影响,测定反应器性能,通过生化反应动力学研究不同代谢模式下污染物去除速率,阐释代谢模式对厌氧氨氧化细胞特性和生化行为影响。本项目基本按照计划书的既定研究内容以及要求执行,解决了关键技术难点。项目执行期间共发表SCI论文11篇,含在环境领域顶级期刊Environmental Science and Technology和Water research发表的文章8篇,申请了发明专利1项,培养研究生5名,完成了项目初期所设定的研究任务。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Extracellular polymeric substances extraction induced the increased purification performance of percoll density gradient centrifugation for anammox bacteria
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2015.11.084
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Zuotao Zhang;Zheng Gong;Sitong Liu;J. Ni
  • 通讯作者:
    Zuotao Zhang;Zheng Gong;Sitong Liu;J. Ni
Microbial transcript and metabolome analysis uncover discrepant metabolic pathways in autotrophic and mixotrophic anammox consortia
微生物转录本和代谢组分析揭示了自养型和混合营养型厌氧氨氧化菌群中不同的代谢途径
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2017.10.069
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    WATER RESEARCH
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Feng, Ying;Zhao, Yunpeng;Liu, Sitong
  • 通讯作者:
    Liu, Sitong
Discrepant membrane fouling of partial nitrification and anammox membrane bioreactor operated at the same nitrogen loading rate.
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2016.05.022
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Bioresource technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Zhao Niu;Zuotao Zhang;Sitong Liu;T. Miyoshi;Hideo Matsuyama;J. Ni
  • 通讯作者:
    Zhao Niu;Zuotao Zhang;Sitong Liu;T. Miyoshi;Hideo Matsuyama;J. Ni
Metagenomic approaches to understanding bacterial communication during the anammox reactor start-up
了解厌氧氨氧化反应器启动期间细菌通讯的宏基因组方法
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2018.02.054
  • 发表时间:
    2018-06-01
  • 期刊:
    WATER RESEARCH
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Tang, Xi;Guo, Yongzhao;Liu, Sitong
  • 通讯作者:
    Liu, Sitong
A metabolomic view of how low nitrogen strength favors anammox biomass yield and nitrogen removal capability
低氮强度如何有利于厌氧氨氧化生物量产量和脱氮能力的代谢组学观点
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2018.06.052
  • 发表时间:
    2018-10-15
  • 期刊:
    WATER RESEARCH
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Guo, Yongzhao;Zhao, Yunpeng;Liu, Sitong
  • 通讯作者:
    Liu, Sitong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.titleTranslate }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAwards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

电针对大脑中动脉栓塞大鼠缺血侧大脑皮层miRNA表达谱的影响
  • DOI:
    10.16190/j.cnki.45-1211/r.2021.05.006
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    广西医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘思彤;吴新贵;王斌华;张游;尹亚龙
  • 通讯作者:
    尹亚龙
Q热立克次体主要宿主动物、媒介及其疾病影响因素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    重庆医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘思彤;尹家祥
  • 通讯作者:
    尹家祥
滇西鼠疫疫源地野外鼠形动物斑点热群立克次体和莫氏立克次体感染调查
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中华地方病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺琪楠;罗云燕;刘思彤;洪汝丹;艾志琼;朱俊洁;尹家祥
  • 通讯作者:
    尹家祥
云南省鼠疫疫源地水中金属元素含量分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华地方病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘思彤;周芸;洪汝丹;刘正祥;洪梅;季守莲;徐丹丹;王梦迪;罗云燕;贺琪楠;尹家祥
  • 通讯作者:
    尹家祥
大豆异黄酮和维生素E提高衰老小鼠肝脏抗氧化能力比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    大豆科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘思彤;刘亚辉;尹学哲;金明
  • 通讯作者:
    金明

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

刘思彤的其他基金

厌氧氨氧化菌胞外呼吸氧化氨氮的过程与机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
厌氧氨氧化生物脱氮调控原理与方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    120 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
功能性载体强化低氨氮PNAnammox成膜机制及调控机理
  • 批准号:
    51878008
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
厌氧氨氧化菌Ca. Brocadia fulgida胞外聚合物自发荧光来源、特性及其对菌群行为的响应机制研究
  • 批准号:
    51308007
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

虚拟现实中的人类路径整合研究
  • 批准号:
    31200758
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
运用遗传基因组学方法对大麦麦芽品质相关性状的精细遗传分析
  • 批准号:
    30771333
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    31.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
ITPR3诱导细胞外基质降解在雌激素治疗宫腔粘连中的作用及机制研究
  • 批准号:
    81701396
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
草鱼脂肪沉积相关限速酶乙酰辅酶A羧化酶分子与细胞因子调控
  • 批准号:
    31172419
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于数字图像检测的结构工程施工控制虚实结合技术研究
  • 批准号:
    51278137
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
钛酸铋系铁电薄膜的光诱导电流产生机制研究
  • 批准号:
    50702036
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
耗散形式下后牛顿拉格朗日和哈密顿动力学性质与引力波形比较
  • 批准号:
    11903022
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
分形的结构稳定性、临界集与自相似测度的特征刻划
  • 批准号:
    10301029
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
粘性泥沙悬浮体类凝胶态网络微细结构研究
  • 批准号:
    50179016
  • 批准年份:
    2001
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
听觉距离定位因素及其在空间声重放中的应用
  • 批准号:
    11574090
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    73.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Raising diagnostic accuracy and therapeutic perspectives in interstitial lung diseases
提高间质性肺疾病的诊断准确性和治疗前景
  • 批准号:
    441274680
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Dual-responsive organo-sulfur network cathodes for stable high capacity polymer batteries
用于稳定高容量聚合物电池的双响应有机硫网络阴极
  • 批准号:
    441323218
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Formats and Practices of Media Studies in the Age of Digital and Social Networks: An Ethnographic and Netnographic Study
数字和社交网络时代媒体研究的格式和实践:民族志和网络志研究
  • 批准号:
    441413969
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Design of collaborative and context aware mobile applications considering normative requirements from legal science and computer science (NORA)
考虑法律科学和计算机科学 (NORA) 的规范要求,设计协作和上下文感知的移动应用程序
  • 批准号:
    441416429
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
FAIRVASC - building registry interoperability to inform clinical care
FAIRVASC - 建立注册表互操作性以告知临床护理
  • 批准号:
    441416480
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Multi-criteria Multi-constraint Path Query Processing on Graph Databases
图数据库的多准则多约束路径查询处理
  • 批准号:
    441421444
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
At Infinity of Symmetric Spaces
在无限对称空间
  • 批准号:
    441425994
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Non-judicial rights review. The Promise and Limits of Rights Review by Non-Judicial Public Institutions inGermany, the EU and the UN
非司法权利审查。
  • 批准号:
    441470804
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Automated Modular Synthesis for Reliable Cyber Physical System Design
用于可靠网络物理系统设计的自动模块化综合
  • 批准号:
    441512781
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Independent Junior Research Groups
Pinning and Relaxation of Dislocations in Continuum and Atomistic Models
连续体和原子模型中位错的钉扎和弛豫
  • 批准号:
    441523275
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了