微生物在面對(duì)環(huán)境壓力時(shí),會(huì)以聚集的方式形成群體來抵御不利環(huán)境的影響。微生物聚集體的形成和生長(zhǎng)繁殖是微生物與其所處環(huán)境之間復(fù)雜交互作用的結(jié)果,是微生物主動(dòng)或被動(dòng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)其環(huán)境的行為反映。然而,目前對(duì)環(huán)境壓力如何脅迫微生物聚集過程的認(rèn)識(shí)尚不清晰,缺乏微尺度下微生物聚集過程的定量描述。本文以細(xì)菌和單細(xì)胞藻類為研究對(duì)象,探究限制性營(yíng)養(yǎng)條件和消毒劑脅迫下水體化學(xué)和微生物行為過程的微觀時(shí)空變化模式,構(gòu)建微尺度下微生物聚集過程的數(shù)學(xué)模型,剖析環(huán)境壓力脅迫下細(xì)菌運(yùn)動(dòng)對(duì)其初期附著、聚集的影響機(jī)理,以期為控制和利用微生物聚集行為提供理論支撐。首先,以銅綠假單胞菌為研究對(duì)象,探討不同營(yíng)養(yǎng)條件下細(xì)菌運(yùn)動(dòng)對(duì)其初期附著的影響。結(jié)果表明,隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度的增大,細(xì)菌運(yùn)動(dòng)速度和表面附著均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),其中在稀釋比例為1/50時(shí)最高。數(shù)學(xué)模擬結(jié)果表明,受到環(huán)境突變和微觀濃度梯度的雙重影響,中度營(yíng)養(yǎng)限制條件促進(jìn)細(xì)菌的運(yùn)動(dòng),有助于增大細(xì)菌覓食機(jī)會(huì)以及細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-表面間的碰撞頻率,進(jìn)而促進(jìn)細(xì)菌的表面附著和聚集。其次,以單細(xì)胞藻類為研究對(duì)象,研究不同初始氯濃度條件下小球衣藻的運(yùn)動(dòng)和聚集行為。結(jié)果表明,低濃度氯會(huì)提高小球衣藻的運(yùn)動(dòng)速度和聚集,高濃度氯抑制其運(yùn)動(dòng),不利于聚集。影響小球衣藻運(yùn)動(dòng)速率的主要原因是投加消毒劑造成的環(huán)境突變所帶來的刺激作用,微尺度下濃度分布的差異性對(duì)其影響不顯著;但微觀濃度梯度調(diào)控著藻的運(yùn)動(dòng)方向,使其趨向于低濃度區(qū)域。小球衣藻的聚集行為有利于提高其在消毒劑環(huán)境中的生存率。最后,在以上研究的基礎(chǔ)上,研究營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)生物膜種群結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,在營(yíng)養(yǎng)限制條件下,兩種細(xì)菌共同接種有利于其初期附著,并且接種菌群越均勻附著率越高;而在營(yíng)養(yǎng)充足條件下,非運(yùn)動(dòng)細(xì)菌所占比例越高越有利于初期附著。營(yíng)養(yǎng)條件通過調(diào)控運(yùn)動(dòng)速度影響細(xì)菌相互作用,進(jìn)而改變附著微生物菌群結(jié)構(gòu),其中增大營(yíng)養(yǎng)濃度會(huì)降低生物膜中運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的占比,隨著時(shí)間的推移,非運(yùn)動(dòng)型細(xì)菌占比逐漸增大。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X52;X172
【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 微生物聚集行為研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微生物聚集體的形成過程及其優(yōu)勢(shì)
        1.2.2 微生物聚集的影響因素
    1.3 微尺度模型研究現(xiàn)狀
        1.3.1 微尺度模型簡(jiǎn)介
        1.3.2 基于IbM的微尺度模型在微生物行為研究中的應(yīng)用
    1.4 研究目標(biāo)、內(nèi)容
        1.4.1 研究目標(biāo)
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
        1.4.3 技術(shù)路線
第二章 營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)及附著行為的影響
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)與模擬方法
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.2 微觀環(huán)境條件模擬
        2.2.3 細(xì)菌行為模擬
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.3.1 環(huán)境營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)速度的影響
        2.3.2 環(huán)境營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)細(xì)菌附著的影響
        2.3.3 不同營(yíng)養(yǎng)條件下細(xì)菌運(yùn)動(dòng)速度及表面附著的模擬結(jié)果
        2.3.4 不同初始營(yíng)養(yǎng)條件下物質(zhì)濃度梯度的變化
        2.3.5 細(xì)菌運(yùn)動(dòng)行為的能量消耗與收益
        2.3.6 環(huán)境營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)細(xì)菌碰撞頻率的影響
    2.4 小結(jié)
第三章 氯對(duì)單細(xì)胞藻類聚集行為的影響
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)和模擬方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.2 環(huán)境模擬
        3.2.3 微生物行為模擬
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.3.1 不同氯濃度對(duì)小球衣藻運(yùn)動(dòng)性的影響
        3.3.2 不同氯濃度對(duì)小球衣藻聚集率的影響
        3.3.3 不同氯濃度下小球衣藻的運(yùn)動(dòng)速度和聚集的模擬結(jié)果
        3.3.4 氯濃度梯度的變化規(guī)律
        3.3.5 氯對(duì)小球衣藻聚集空間分布和碰撞頻率的影響
    3.4 小結(jié)
第四章 營(yíng)養(yǎng)條件調(diào)控下菌群間互作對(duì)初期表面附著的影響
    4.1 引言
    4.2 模擬方法
        4.2.1 環(huán)境模擬
        4.2.2 微生物行為模擬
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.3.1 營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)細(xì)菌表面附著的影響
        4.3.2 營(yíng)養(yǎng)限制條件下菌群配比對(duì)附著率的影響
        4.3.3 營(yíng)養(yǎng)限制條件下菌群配比對(duì)細(xì)菌碰撞頻率的影響
        4.3.4 細(xì)菌的空間分布
    4.4 小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 存在的問題與展望
附錄一 底物擴(kuò)散計(jì)算方法
附錄二 細(xì)菌運(yùn)動(dòng)速度擬合方法
附錄三 模擬參數(shù)表
參考文獻(xiàn)

【相似文獻(xiàn)】

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3 ;需要告訴你的飛機(jī)旅行安全知識(shí)[J];世界博覽;2014年17期

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