Geri Dön

Determination of archeal populations in anaerobic reactors using molecular techniques

Anaerobik reaktörlerde arkeal toplulukların moleküler teknikler kullanılarak belirlenmesi

  1. Tez No: 139498
  2. Yazar: ALPER TUNGA AKARSUBAŞI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BAHAR KASAPGİL İNCE, PROF. DR. BETÜL KIRDAR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoloji, Biology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2003
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 163

Özet

vıı ÖZET Biyolojik atıksu arıtma sistemlerinin performansı esas olarak mikroorganizma topluluğunun biyokimyasal döngüler yoluyla elementleri dönüştürme kapasitesine bağlıdır. Biyolojik atıksu arıtma sistemlerinin geliştirilmesinde, bilimadamlan döngüyü gerçekleştiren mikroorganizma türü ya da topluluk yapısı ve fonksiyonlarından ziyade“olayın gelişim süreci”üzerinde yoğunlaşmışlardır. Çoğu zaman, biyolojik prosesin tasarımı, ilgili süreç tam olarak anlaşılmadan yapılmaktadır. Araştırmacılar havalı ve havasız arıtma sistemlerinde tür çeşitliliği ve reaktör performansı arasında ilişki bulunduğunu saptamışlardır. Günümüzde havasız arıtma sistemleri orta ve yüksek derecede kuvvetli organik maddeleler içeren atıksular için yaygın olarak kullamlmaktadır. Havasız arıtma sistemlerinde bulunan mikroorganizma topluluklarının tespit edilmesi, gerek sistem tasarımı aşamasında ve gerekse performanslarının arttırılmasına katkıda bulunacaktır. Bu nedenle, havasız arıtma reaktörlerinden alman çamur örneklerinde, arkeal toplulukların saptanması ve topluluğun dinamiğinin belirlenmesi için güncel 16S rDNA bazlı filogenetik analiz yöntemi, denaturant gradyent jel elektroforezi ve sekans analizi ile eşzamanlı floresanlı yerinde hibritleştirme yöntemi kullanılarak çalışılmıştır. Dolayısıyla, rastlantısal ve rastlantısal olmayan mikroorganizma topluluğu oluşumu ile performans arasındaki ilişkiyi belirlemek için, gerek laboratuvar-ölçekli ve gerekse gerçek ölçekli havasız arıtma reaktör sistemlerini kapsayan iki farklı çalışma için güçlü bir metodoloji oluşturulmuştur. Örnek saklama/taşıma ve DNA çıkarımı metodoloji 'sinin temsili hedef topluluk değişimi üzerinde etkilerini görmek için ayrıca bir çalışmada yapılmıştır. Çeşitli, örnek saklama/taşıma koşullarında Bakteri ve Arkea populasyon dağılımı kontrol edilmiştir. Yaygın olarak kullanılan örnek saklama metodlan kullanılmıştır: Bunlar sırasıyla; oda sıcaklığı (RT), 4°C (buzdolabı), -20°C (dondurucu), ve 4°C, -20°C sıcaklığında tutulan başka bir grup örneklere l:l(v/v) saf alkol eklenerek; dört hafta boyunca saklanmıştır. İlk gün ve takip eden dört hafta boyunca her hafta yapılan analizler sonucunda, koşullardan hiçbirinin başlangıç günü ile %100 aynı mikroorganizma topluluğuna sahip olmadığı gözlenmiştir. Bu türde çalışmalarda örneklerin uzun sürelivııı bekletme uygulamadan mümkün olduğunca çabuk çalışılmasının daha iyi olacağı sonucuna varılmıştır. Arkeal çeşitlilik, tüm saklama koşullarından, öbakteriyel populasyona göre daha az etkilendi. Arkeal topluluk dağılımı ve türleri laboratuvar ölçekli tam karışımlı bir yukarı akışlı çamur yatağı (YAGY) reaktöründen alınan çamurla aşılanmış, tam karışımlı laboratuvar ölçekli ilaç atık suyunu arıtan bir havasız reaktörde araştırılmış ve sonuçlar reaktör performansı ile ilişkilendirilmiştir. Farklı metan üretimi seviyelerine rağmen, arkeal toplulukta önemli bir değişim gözlenmemiştir. Sonuçlar istatisiksel analizlerle de desteklenmiştir. PCR-DGGE birleşik metodolojisi aslında tam anlamıyla kantitatif bir yöntem olmamakla birlikte, jeldeki bant yoğunluğu farklılıklarına bakılarak, uygulanan besleme rejimi boyunca bazı arkeal grupların daha etkin olduğu söylenebilir. Hem asetoklastik hemde H2/CO2 kullanan metan grubu arkea, havasız reaktörde bulunmuştur. Hemen hepsi metan grubuna dahil olan toplamda beş ayrı operasyonel aktif grup (bant-taksa) belirlenmiştir. Methanobacterium formicicum, Methanosaeta concilli bunlardan ilk ikisidir. Daha kültürü üretilmemiş olan diğer iki taksa 'da metan grubu altında bulunmaktadır; sadece bir taksa bu gruba dahil değildir ki adı, Thermoplasmales tir. İki adet alkol (rakı distilasyonu) atık suyu temizleyen tam ölçekli yukarı akışlı havasız çamur yatağı (İstanbul- YAGY and Tekirdağ- YAGY) reaktörlerindeki Arkeal topluluk dağılımı ve türleri, araştırılmış ve sonuçlar performans ile ilişkilendirilmiştir. Aynı aşı çamuruna sahip, aynı türde atıksuyu arıtan, aynı tipte iki havasız arıtma reaktöründe, (85.7%) benzerlik oranlı arkeal dağılım gözlenmiştir. Henüz kültürü elde edilmemiş olan bir tür hariç {Uncultured Archaeon (cloneAS00-34)) diğerleri metan grubuna ait Methanobacterium formicicum, Methanobacterium bryantii, Methanothrix Soehngeni adlı türlerdir.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT Biological wastewater treatment systems rely on the interactions and metabolism of microorganisms. Essentially, biological wastewater treatment systems depend on the capacity of the microbial community to recycle elements by the way of biogeochemical cycles. In the development of biological wastewater treatment systems, scientists have tended to concentrate on the process rather than on the species involved or on community structure and function. Most of the time, process design is done without fully understanding of the biological process involved. Engineers investigating aerobic and anaerobic systems have produced compelling evidence for a relationship between diversity and plant performance. Anaerobic treatment processes are widely used for medium-high strength wastewaters. An understanding of the microbial community of anaerobic wastewater treatment systems would assist in many ways in improving system design and performance. Thus, we have been studied on several different sampling group; using recent 16S rDNA based phylogenetic analysis via denaturant gradient gel electrophoresis (DGGE) and sequencing in combination with fluorescent in situ hybridisation (FISH) for the characterization of the community and determination of population dynamics to contribute some important theoretical points such as, effects of seeding and acclimatization on the success of an anaerobic system; effects of community structure and dynamics of Archaeal microorganisms (specifically methanogens) on the reactors performance; identical community expectation on the identical reactors and effects of the seed on community composition. Thus, a strong methodology by using two different sample groups including both lab- scale and full-scale treatment plants to check random and none random community assembly in relation to performance was created. A parallel study has been done to see the effect of sample handling and DNA extraction methodology on the representative target community change was also investigated.VI Eubacterial and Archaeal population diversity has been checked throughout different sample handling and preservation conditions. Almost all widely used sample handling methods were applied: room temperature (RT), +4°C (fridge), -20°C (freezer), and l:l(v/v) pure ethanol added samples kept under +4°C (fridge), -20°C (freezer). None of the conditions were 100% similar to the day zero. Archaeal diversity was affected less through all the storage conditions than eubacterial population. It is deduced from such extensive handling study that better to work on samples as soon as possible without long term preservation, if not better to store samples in freezer than room temperature or even in fridge. Distribution and occurrence of archeal populations related to methanogenic activity within a laboratory-scale completely mixed anaerobic reactor treating pharmaceutical wastewaters that was seeded with alcohol distillery anaerobic treatment sludge were investigated and the findings are associated with the reactor performance. Almost no change was observed in archaeal community during the process, despite different levels of methanogenesis. Although PCR-DGGE combination not robustly quantitative; the marked differences in band intensity, suggested that the feeding regime affected the relative abundance of the different Archaea. Both acetoclastic and H2/C02 utilizing methanogenic archaea were found in the reactor. Total of five taxa determined almost all related to methanogenic archaea, Methanobacterium formicicum, Methanosaeta concilli, uncultured other two taxa, also fall within the methanogen radiation of the archaea; except one taxon namely Thermoplasmales. Two full-scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors treating alcohol (raki) distillery wastewaters were investigated for archaeal community change associated with the reactors performances. The Istanbul-UASB and Tekirdag-UASB reactors have almost same archaeal diversity with very high similarity values (85.7%) as expected from same type of reactors, having same seed and with almost identical inlets. Sequencing analysis showed that most of the sequences closely related to methanogenic Archaea: Methanobacterium formicicum, Methanobacterium bryantii, Methanothrix Soehngenii, only one related to Uncultured Archaeon (cloneAS00-34).

Benzer Tezler

  1. Tez No

    154636

    Determination of archaeal population dynamics in full scale uasb reactors using fluorescent in situ hybridization technique

    Alkollü içki endüstrisi atiksularını arıtan gerçek ölçekli yukarı akışlı anaerobik rektörlerdeki arkeyal populasyon dinamiğinin floresanlı yerinde hibiritleşme tekniği ile belirlenmesi

    MUSTAFA KOLUKIRIK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. ORHAN İNCE

  2. Tez No

    541857

    Treatability of aircraft deicing fluids (ADFs) by high-rate anaerobic systems: An investigation on biogas potential and energy recovery

    Havalimanlarında ortaya çıkan buz çözücü sıvıların yüksek-hızlı anaerobik sistemlerde arıtılabilirliği: Biyogaz potansiyeli ve enerji geri kazanımının araştırılması

    GİZEM ENGİZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ

  3. Tez No

    152445

    Determination of sulfate reducing bacterial population in the Black Sea sediments by flourescence in situ hybridization technique

    Karadeniz çamurundaki sülfat indirgeyen bakteri populasyonunun floresanlı yerinde hibritleşme tekniği ile belirlenmesi

    İCLAL ÜŞENTİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Çevre MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Çevre Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAHAR İNCE

  4. Tez No

    152473

    Fluorescent in situ hybridization for the detection of bacterial community in activated sludge from textile factories

    Tekstil endüstrisi aktif çamurundaki mikroorganizmaların fluorescent in situ hybridization (FISH) metoduyla belirlenmesi

    SEVİL AKTAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Çevre MühendisliğiFatih Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. BARIK SALİH

  5. Tez No

    643056

    Aydın ili ve çevresindeki sıcak su kaynaklarında arke çeşitliliğinin belirlenmesi

    Determination of archaeal diversity of hot water sources inAydin

    RÜMEYSA GÜLSU ÖZKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    MikrobiyolojiAydın Adnan Menderes Üniversitesi

    Moleküler Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GAMZE BAŞBÜLBÜL

Geri Dön