Anaerobik Biyoreaktörlerdeki Asetoklastik Metanojenlerin Kantitatif Florasanlı Yerinde Hibritleşme Tekniği İle Saptanması Ve Sayımı

Abstract

Floresanlı yerinde hibritleşme tekniği, 16S rRNA hedefli oligonukleotid problar ile Hexham Kanalizasyon Arıtım İşlerindeki (Birleşik Krallık) tam ölçekli konvensiyonel anaerobik biyoreaktörden ve mezofilik Hexham çamuru ile inokule edilmiş laboratuvar ölçekli anaerobik membran biyoreaktörden alınan örneklerdeki mikroorganizmaların saptanması ve sayımı için kullanılmıştır. Her iki örnek; bakteri, arke ve asetoklastik metanojenlere spesifik floresanlı oligonukleotid problar ile hibritlenmiştir. İstatistiksel analiz için, yerinde hibritleşme ve konfokal lazer tarama mikroskobisi kombine edilerek spesifik hücre sayımları yapılmıştır. Kantitatif FISH prosedürünün sonuçları, tam ölçekli anaerobik reaktörden alınan örnek için, Methanoseate ve Methanosarcina konsantrasyon değerlerinin birbirine çok yakın olduğunu göstermiştir. Laboratuvar ölçekli reaktör örneği için ise Methanoseate konsantrasyonu, Methanosarcina konsantrasyonundan çok daha yüksektir. Bunun yanında, her iki örnek içinde arkeal hücre konsantrasyonun, bakteriyel hücre konsantrasyonundan daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Analitik sürecin sonuçları, bu çalışmadaki her bir örnek için yürütülen üç farklı dual hibritleşmede de arkeal hücre değişkenliklerinin homojen olduğunu göstermiştir. Bunun yanında dağılım tipleri Archaea, Methanoseate ve Eubacteria için poisson dağılım; Methanoarcina için ise negatif binominal dağılım olarak belirlenmiştir. Ayrıca, i) sıklık dağılım eğrileri çizilerek, ii) Anderson-Darling testleriyle normalite kontrol edilerek, iii) Box-cox çizimlerine göre normal dağılım için gerekli olan hücre konsantrasyonu dönüşümleri yapılarak ve iv) değişkenlik analizi kullanılarak; tam ve laboratuvar ölçekli anaerobik reaktörlerden alınan örneklerin istatistiksel açıdan birbirlerinden farklı oldukları belirlenmiştir.

The fluorescent in situ hybridisation technique with 16S rRNA targeted oligonucleotide probes was used to detect and enumerate microorganisms in the samples taken from a full-scale conventional single stage anerobic digester at Hexham Sewage Treatment Works (United Kingdom) and a lab-scale anaerobic membrane bioreactor that had been seeded with the mesophilic Hexham sludge. Each sample was hybridised with fluorescent oligonucleotide probes for Bacteria, Archaea and the defined group of methanogens namely, acetoclastic methanogens. Specific cell counts were determined by a combination of in situ hybridization and confocal laser scanning microscopy for statistical analysis. The results of quantitative fluorescent in situ hybridisation (FISH) procedure indicated that the concentration values of Methanoseate and Methanosarcina are very close to each other for the sample taken from full-scale anaerobic digester. Besides, Methanoseate concentration is much higher than Methanosarcina concentration in the sample of lab-scale anaerobic membrane bioreactor. In addition, it has been determined that the archaeal cell concentrations are higher than the eubacterial cell concentrations for both of the samples. The outcomes of analytical process showed that the variances of archaeal cells are homogenous for three dual hybridisations carried out for each sample in this study. Furthermore, the distribution types were determined as poisson distribution for Archaea, Methanoseate and Eubacteria and as negative binominal distribution for Methanosarcina, respectively. The statistical differences between the samples of the full-scale and the lab-scale anaerobic digesters were determined by means of i) plotting frequency distribution curves, ii) checking the normality with Anderson-Darling tests, iii) transforming the cell concentration for normal distribution according to the Box-Cox plots and iv) using one-way ANOVA (analysis of variance).