Atık su arıtma sistemlerinde mikrobiyal kommunite analizi ve biyodegradasyon potansiyellerinin tespiti
Microbial community analysis in waste water treatment system and determination of biodegradation potentials of these communities
Yazar: NİLGÜN POYRAZ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET BURÇİN MUTLU
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyoloji = Biology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Çalışma kapsamında belediyeye ait ve endüstriyel atık su arıtma tesisleri olmak üzere iki farklı tip atık su arıtma tesisinden mevsimsel olarak örnekleme yapılmış ve farklı operasyonel ünitelerden 40 örnek alınmıştır. Alınan örneklerden pH, biyolojik oksijen ihtiyacı gibi ölçümler, elementel analiz ve mezofilik bakteri sayımı yapılmıştır. Ortamdaki mikrobiyal çeşitliliği belirlemek amacıyla kültür bağımlı ve kültür bağımsız deneyler tasarlanmıştır. Kültür bağımlı çalışmalar kapsamında tesislerdeki fenol degradasyonu yapan mikroorganizmalar araştırılmıştır. Kültür bağımsız yöntemler kapsamında ise ortamın mikrobiyal çeşitliliğini ortaya çıkarmak için fluoresan in situ hibridizasyon (FISH) deneyleri yapılmış ve PCR ile 16S rRNA V3-V4 gen bölgeleri çoğaltılmış ve Illumina MiSeq ve ile Roche 454 GS FLX + / Junior platformları ile dizilenmiştir. Elde edilen veriler QIIME ve ChunLab CL Community programları kullanılarak analiz edilmiştir.
Elementel analiz sonuçları, farklı ünitelerden alınan su örneklerinin elemental kompozisyonunun farklı olduğunu ortaya koymuş, pH değerlerinin ise havalandırma ünitelerinde sabit diğer ünitelerde ise değişken olduğu belirlenmiştir. Kültür bağımlı çalışmalar kapsamında izole edilen ve fenol degrade edebilme yeteneği bulunan izolatların genellikle Pseudomonas türleri olduğu tanımlanmıştır. Kültür bağımsız çalışmalar kapsamında taksonomik kompozisyonu incelemek için gerçekleştirilen 16S rRNA amplikon dizileme analizleri sonucu tesislerin kompozisyonun örnekleme dönemine göre değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca belediyeye ait ve endüstriyel atık su arıtma tesislerinin taksonomik kompozisyonun da son derece farklı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. FISH analizi sonucu da yoğun olarak tüm örneklerde Bacteria domaini üyeleri belirlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Atık su, Fluoresan In Situ Hibridizasyon (FISH), biyodegradasyon, fenol, mikrobiyal çeşitlilik

Abstract:
Within the scope of the study, two different types of wastewater treatment plants, namely municipal and industrial wastewater treatment plants, were seasonally sampled and 40 samples were taken from different operational units. Measurements such as pH, biological oxygen demand, elemental analysis and mesophilic bacteria counts were performed on the samples. Culture-dependent and culture-independent experiments were designed to determine the microbial diversity in the wastewater treatment plants. Culture-dependent studies have been carried out to investigate the microorganisms that degrade the phenol in the plants. As culture-independent methods,to elucidate the microbial diversity of the environment in detail, fluorescence in situ hybridization (FISH) experiments were performed and the 16S rRNA V3-V4 gene regions were amplified by PCR and sequenced with Illumina MiSeq and Roche 454 GS FLX + / Junior platforms. The obtained data were analyzed using QIIME and ChunLab CL Community programs.
The results of the elemental analyzes indicated that the elemental values of the different units of the two plants were different and that the pH values are fixed in the aeration tanks and variable in the other units. It has been determined that isolates isolated in culture dependent studies and capable of phenol degrade are generally Pseudomonas species. 16S rRNA amplicon sequencing assays performed to study microbial populations within culture-independent studies have determined that the composition of the resulting plants changes with the sampling period. Furthermore, the taxonomic composition of municipal and industrial wastewater treatment plants is also very different. The result of FISH analysis was also extensively determined for Bacteria domain members in all samples.

Keywords: Wastewater, FISH (Fluorescence In Situ Hybridization), biodegradation, phenol, microbial diversity