石油烃厌氧生物降解过程中的产甲烷古菌研究

【摘要】： 本文主要以胜利油田罗801区块的油井采出水为例，研究石油烃厌氧降解产甲烷过程中关键的功能微生物类群—产甲炕古菌。研究成果如下：(1)分离纯化8株氢营养型产甲烷古菌(编号：CC-1，CC-2，CC-3，ZC-2，ZC-3，ZC-4，ZC-5，ZC-6)和一株甲基营养型产甲烷古菌(ZC-1)。16SrDNA序列系统发育学分析发现菌株CC-1与海沼甲烷球菌(Methanococcus maripaludis)相似性最高(100％)；菌株CC-3与短小甲烷卵圆形菌(Methanocalculus pumilus)相似性最高(99％)；菌株ZC-2，3，6之间的相似性都在99％以上，它们与棕榈油甲烷袋状菌(Methanoculleus palmaeoli)的相似性最高(97.4-97.6％)；菌株ZC-1与竹节状甲烷鬃毛菌(Methanosaeta harundinacea)相似性最高(90.6％)。以MCRα亚基作为研究产甲烷古菌系统进化的分子指标发现菌株ZC-1与嗜热甲烷鬃毛菌(M．thermophila)的相似性最高(76.6％)。(2)菌株ZC-1也是目前已知的生长温度最高(70℃)的甲基营养型产甲烷古菌，依据菌株ZC-1的生理生化和分子生物学特征把它命名为胜利甲烷嗜热微球菌新属新种(Methanothermomicrococcus shengliense gen.nov,sp.nov)。(3)以油井采出水为接种物富集培养，获得了稳定的氢营养型和甲基营养型产甲烷古菌富集培养物，没有获得稳定的乙酸营养型产甲烷古菌富集培养物。以原油为唯一碳源富集培养，55℃富集培养半年后有甲烷产生，产生的甲烷碳同位素值接近传统观点认为的生物成因甲烷；原油饱和烃色谱图中有明显的“凸起”，正构烷烃含量逐渐减少，不知名化合物峰升高，少数甚至超过正构烷烃的峰高；与好氧生物降解不同的是，长链正构烷烃先于短链的被降解；同样被厌氧微生物作用的原油，不同重复之间“凸起”现象不一致，表明即使在相同的降解时间内，厌氧微生物降解原油的效果也是存在差异的。 【关键词】：石油烃 产甲烷古菌 厌氧烃降解 甲烷
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：Q93
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究目的和意义12-13
• 1.2.1 石油烃厌氧生物降解过程中产甲烷古菌的功能和作用12-13
• 1.2.2 石油烃厌氧生物降解产甲烷的生物模拟实验13
• 1.3 国内外研究现状13-21
• 1.3.1 导言13-14
• 1.3.2 油藏中不同生理类群的厌氧微生物研究进展14-17
• 1.3.3 油藏微生物分子生态学研究进展17-19
• 1.3.4 厌氧石油烃生物降解的研究进展19-21
• 第二章 产甲烷古菌的分离、纯化和菌株ZC-1的鉴定21-52
• 2.1 样品采集地的油藏地质特征21-22
• 2.2 试验技术和方法22-31
• 2.2.1 样品采集22-23
• 2.2.2 样品中产甲烷古菌的富集培养23-24
• 2.2.3 分离纯化24-26
• 2.2.4 纯度鉴定26
• 2.2.5 形态学研究26-27
• 2.2.6 生理生化鉴定27-29
• 2.2.7 基因组G+C摩尔含量的测定29-30
• 2.2.8 16S rDNA序列和mcrA基因序列的扩增、测序与系统发育学研究30-31
• 2.3 试验结果31-47
• 2.3.1 富集纯化31-32
• 2.3.2 菌株ZC-1的形态学特征32-35
• 2.3.3 菌株ZC-1的生理生化特征35-42
• 2.3.4 菌株ZC-1的基因组G+C摩尔百分含量42-43
• 2.3.5 菌株ZC-1的系统发育学分析结果43-47
• 2.4 讨论47-52
• 2.4.1 甲基营养型产甲烷古菌的分类学研究47-51
• 2.4.2 甲基营养型产甲烷古菌的生态学功能研究51
• 2.4.3 MCRα作为产甲烷古菌系统发育学研究的分子指标51-52
• 第三章 石油烃厌氧富集产甲烷初步模拟试验52-60
• 3.1 试验目的52
• 3.2 试验材料和方法52-54
• 3.2.1 样品来源52
• 3.2.2 技术和方法52-54
• 3.3 结果54-57
• 3.3.1 不同营养类型产甲烷古菌的富集培养54
• 3.3.2 石油烃在厌氧条件下的降解及产甲烷能力54-57
• 3.4 讨论57-60
• 3.4.1 乙酸营养型产甲烷古菌在油藏中的分布57
• 3.4.2 石油烃降解产甲烷初步模拟试验57-60
• 第四章 全文结论、工作不足与展望60-63
• 4.1 全文结论60-61
• 4.1.1 油藏中产甲烷古菌的富集与分离纯化60
• 4.1.2 菌株ZC-1的生理生化特征研究及系统发育学分析60-61
• 4.1.3 原油降解产甲烷模拟试验61
• 4.2 工作不足与展望61-63
• 4.2.1 没有获得乙酸营养型产甲烷古菌纯培养物和富集培养物61
• 4.2.2 没有获得厌氧烃降解菌的纯培养物61
• 4.2.3 没有研究油藏中甲基营养型产甲烷古菌的生态学功能61-63
• 参考文献63-72
• 附录72-78
• 致谢78-80
• 作者简历80

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