[发明专利]一种评价生物滤料降解有机物潜力的方法

说明书

本发明提供一种评价生物滤料降解有机物潜力的方法，涉及饮用水处理领域。方法包括以下步骤：建立微生物降解目标有机物的参考数据库；对生物滤料样品进行DNA提取并获得宏基因组测序数据；将宏基因组测序数据依次进行基因组组装和分箱、筛选、去冗余，得到非冗余MAGs集；进行物种注释，计算微生物丰度，将非冗余MAGs集与建立的数据库进行比对，确定含有降解基因和/或降解酶的MAGs并获取其相应的微生物丰度，利用获取的微生物丰度评价生物滤料降解有机物的潜力。该方法只需对滤料样品进行宏基因组测序和分析，无需向滤池中投入有机物进行运行，也无需对有机物或降解中间产物进行检测，评价周期短、操作简便、减少环境污染。

技术领域

本发明涉及饮用水处理技术领域，具体涉及一种评价生物滤料降解有机物潜力的方法。

背景技术

人类的工业生产活动和生活污水排放导致大量有机物排入到受纳水环境中，特别是饮用水水源地也往往能检出到一些有机物，滤池净水是目前对水体中有机物进行降解处理的一种重要手段。滤池具有物理过滤作用，滤料的孔隙能有效截留源水中的微生物及部分化学污染物，并且滤料自身具有的吸附能力能有效促进污染物的去除，而截留的微生物在贫营养且间断性水力冲击的条件下能缓慢生长，并在滤料表面形成一层生物膜，该生物膜具有去除氨氮、有机物和调控滤池出水中的微生物物种组成的功能。已有大量研究表明微生物是滤池去除有机物的一个关键部分，为了获得理想的有机物降解效果，对生物滤料降解有机物的潜力的评价显得尤为重要。

目前对有机物生物降解性的评价大多基于对有机物在生物降解过程中参数变化的研究，通过参数(非特性参数和特性参数)的改变来表示其生物降解程度。例如，生物降解过程中的非特性参数包括：生化耗氧量(BOD)、化学耗氧量(COD)、溶解氧(DO)、溶解性有机碳(DOC)、降解过程中生成的二氧化碳和甲烷量及实验容器压力变化等；生物降解过程的特性参数一般用于表征有机物降解过程中特定物质浓度及代谢产物的变化，如微生物的脱氢酶(DHA)、三磷酸腺苷(ATP)、蛋白质等。其中，非特性参数的测定存在影响因素较多、测定结果的重复性较差的缺点，特性参数的测定虽然具有精度高的优点，但对仪器设备和分析分离方法的要求较高。

总的来说，上述方法都基于对生物降解过程中参数变化的检测，需要采样后加入有机物在特定的运行条件下运行一个降解周期，具有评价周期长、操作不便、容易造成污染的缺陷。因此，研究一种新的评价生物滤料降解有机物潜力的方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中评价生物滤料降解有机物潜力的方法评价周期长、操作不便、容易造成污染的缺陷，从而提供一种基于宏基因组测序的评价生物滤料降解有机物潜力的方法。

本发明提供一种评价生物滤料降解有机物潜力的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立参考数据库，所述参考数据库中包括：微生物降解目标有机物的降解基因的DNA序列，和/或微生物降解目标有机物的降解酶的蛋白质序列；

(2)对生物滤料样品进行DNA提取，并对提取的DNA进行宏基因组测序，获得宏基因组测序数据；

(3)将步骤(2)获得的宏基因组测序数据依次进行基因组组装和分箱，得到宏基因组组装基因组MAGs，对其进行筛选，得到的高质量MAGs，再对所述高质量MAGs进行去冗余，得到非冗余MAGs集；

(4)对步骤(3)获得的非冗余MAGs集进行物种注释，并计算相应的微生物丰度，将所述非冗余MAGs集与步骤(1)建立的参考数据库进行比对，确定含有降解基因和/或降解酶的MAGs并获取其相应的微生物丰度，利用获取的微生物丰度评价生物滤料降解有机物的潜力。

进一步地，在步骤(1)中，建立所述参考数据库的方法包括：

根据文献和/或微生物降解有机物的数据库确定微生物对目标有机物的降解基因和/或降解酶；