Bacterial amoA and 16S rRNA genes expression in activated sludge during aeration phase in sequencing batch reactor

• Autorzy: Cydzik-Kwiatkowska A , Ciesielski S. , Wojnowska-Baryla I.

Warianty tytułu

PL

Ekspresja genow amoA oraz 16S rRNA w osadzie czynnym podczas napowietrzania w reaktorze SBR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Transcription levels of amoA mRNA and 16S rRNA during an aeration phase in SBR (sequencing batch rector) were analysed using reverse transcription PCR (RT-PCR) and a relationship between amoA mRNA expression in activated sludge and changes in nitrogen compounds concentrations was examined. Expression of amoA gene reached a detectable level two hours after a beginning of the aeration phase and did not disappear until its end. Lack of detectable amoA expression at the beginning of the aeration phase was in agreement with nitrite concentration decrease. Gradual increase in amoA transcripts level observed during next hours indicated a rise in ammonia-oxidising bacteria activity, a detectable change in nitrite concentration was observed 2 h after the RT-PCR signal was provided for the first time. Changes in 16S rRNA transcription level indicated that metabolic activity of the activated sludge bacterial community increased gradually during the aeration phase.

PL

W pracy badano, z wykorzystaniem techniki Reverse-Transcription-PCR (RT-PCR), poziom transkrypcji mRNA genów amoA oraz 16S rRNA podczas fazy napowietrzania w reaktorze SBR. Określono zależność między ekspresją mRNA genu amoA w osadzie czynnym a zmianami stężenia związków azotu w reaktorze. Ekspresję genu amoA po raz pierwszy stwierdzono 2 h po rozpoczęciu napowietrzania, i nie zanikła ona aż do końca fazy napowietrzania. Brak ekspresji genu amoA na początku fazy napowietrzania pokrywał się ze spadkiem stężenia azotu azotanowego (III) w reaktorze. Stopniowy wzrost ilości transkryptów genu amoA, obserwowany w kolejnych godzinach fazy napowietrzania, wskazywał na zwiększanie aktywności bakterii utleniających amoniak. Wzrost stężenia azotu azotanowego (III) stwierdzono od ok. 5. h fazy napowietrzania. Zmiany w transkrypcji 16S rRNA wskazywały, że aktywność metaboliczna zbiorowisk mikroorganizmów osadu czynnego ulegała stopniowemu zwiększaniu w fazie napowietrzania.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2007
• Tom: 22
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.246-255,fig.,ref.

Twórcy

autor

Cydzik-Kwiatkowska A

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Sloneczna 45G, 10-957 Olsztyn, Poland

autor

Ciesielski S.

autor

Wojnowska-Baryla I.

Bibliografia

• AOI Y., SHIRAMASA Y., MASAKI Y., TSUNEDA S., HIRATA A., KITAYAMA A., NAGAMUNE T. 2004a. Expression of amoA mRNA in wastewater treatment processes examined by competitive RT-PCR. J. Biotech., 111: 111-120.
• AOI Y., MASAKI S., TSUNEDA S., HIRATA A. 2004b. Quantitative analysis of amoA mRNA expression as a new biomarker of ammonia oxidation activities in a complex microbial community. Lett. Appl. Microbiol., 39: 477-482.
• BARBUSIŃSKI K., KOŚCIELNIAK H. 1995. Influence of substrate loading intensity on floc size in activated sludge process. Water Res., 29: 1703-1710.
• COEHLO M.A.Z., RUSSO C., ARAUJO O.Q.F. 2000. Optimization of sequencing batch reactor for biological nitrogen removal. Water Res., 34: 2809-2817.
• EBIE Y., NODA N., MIURA H., MATSUMURA M., TSUNEDA S., HIRATA A., INAMORI Y. 2004. Comparative analysis of genetic diversity and expression of amoA in wastewater treatment processes. Appl. Microbiol. Biotechnol., 64: 740-744.
• GIESEKE A., PURKHOLD U., WAGNER M., AMANN R., SCHRAMM A. 2001. Community structure and activity dynamics of nitrifying bacteria in a phosphate-removing biofilm. Appl. Environ. Microbiol., 67: 1351-1362.
• MISKIN I.P., FARRIMOND P., HEAD I.M. 1999. Identification of novel bacterial lineages as active members of microbial populations in a freshwater sediment using a rapid RNA extraction procedure and RT-PCR. Microbiology, 145: 1977-1987.
• NORTON J.M., ALZERRECA J.J., SUWA J., KLOTZ M.G. 2002. Diversity of ammonia monooxygenase operon in autotrophic ammonia-oxidizing bacteria. Arch. Microbiol., 177: 139-149.
• Polish Committee for Standardisation, 2004. http://www.pkn.pl
• PURKHOLD U, POMMERING-ROSER A., JURETSCHKO S., SCHMID M.C., KOOPS H-P., WAGNER M. 2000. Phylogeny of all recognized species of ammonia oxidizers based on comparative 16S rRNA and amoA sequence analysis: implications for molecular diversity surveys. Appl. Environ. Microbiol., 66: 5368-5382.
• ROTTHAUWE J.-H., WITZEL K.-P., LIESACK W. 1997. The ammonia monooxygenase structural gene amoA as a functional marker: molecular fine-scale analysis of natural ammonia-oxidizing populations. Appl. Environ. Microbiol., 63: 4704-4712.
• SAYAVEDRA-SOTO L.A., HOMMES N.G., ALZERRECA J.J., ARP D.J., NORTON J.M., KLOTZ M.G. 1998. Transcription of amoC, amoA and amoB genes in Nitrosomonas europaea and Nitrosospira sp. NpAV. FEMS Microbiol. Lett., 167: 81-88.
• VILLARINO A., BOUVET O.M., REGNAULT B., MARTIN-ELAUTRE S., GRIMONT P.A.D. 2000. Exploring the frontier between life and death in Escherichia coli: evaluation of different viability markers in live and heat- or UV-killed cells. Res. Microbiol., 151: 755-768.
• WAGNER R. 1994. The regulation of ribosomal RNA synthesis and bacterial cell growth. Arch. Microbiol., 161: 100-106.
• ZHU S., CHEN S. 2001. Effects of organic carbon on nitrification rate in fixed film biofilters. Aquacult. Engin., 25: 1-11.