Fluorescent in situ hybridization for the detection of bacterial community in activated sludge from textile factories

Abstract

TEKSTİL ENDÜSTRİSİ AKTİF ÇAMURUNU AKI MİKROORGANİZMALARIN FLUORESCENT IN SITU HYBRIDIZATION (FISH) METODUYLA BELİRLENMESİ Sevil AKTAN Yüksek Lisans Tezi - Çevre Mühendisliği Şubat 2004 Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Bank SALİH OZ Bu çalışmada, atıksu arıtma tesisi aktif çamurundaki bakteri topluluğunun yapısı konvensiyonel metodlarla incelenmiştir. Bu metodların teknik detayları iyi bilinmekle beraber biyolojik arıtmada rol oynayan bakteri topluluğunun kompozisyonu gibi mikrobiyolojik detayları hala net değildir ve bu bakımdan arıtma tesislerinin kalite performansları değişim gösterir. 3 tekstil fabrikasından alınan aktif çamur örnekleri `fluorescent in situ hybridization` (FISH) metodu ile 16S rRNA problan kullanılarak Bacteri (EUB, ALF, BET, GAM, CF, HGC) ve Archea grupları analiz edildi. Örnekler ayrıca `phase- contrast` mikroskopi ile flok tanımlanması için ve kültür ve biyokimyasal testler gibi konvensiyonel metodlarla incelendi. 3 fabrikadan alınan aktif çamur örnekleri FISH tekniği ile incelenerek yukarıda adı geçen bütün bakteri grupları değişen konsantrasyonlarda bulunmuştur. 1. fabrikadan alman numunelerde Beta altgrup ve Cytophaga-Flavobacterium (CF) grup ağırlıkta olmakla beraber, Gama altgrup ve yüksek G-C gram positive bakteriler ikinci sırada ve Alfa alt grup en az miktarda bulunduğu tespit edilmiştir. 2. fabrikadaki bakteri dağılımı 1. ile benzer sonuçlar vermekle beraber bakteri popülasyonu daha düşük gözlenmiştir. 3. fabrikadan alman örneklerde ise Beta altgrup, Alfa altgrup ve Cytophaga- Flavobacterium (CF) grup ağırlıktaki bakterileri Gama altgrup ve yüksek G-C gram pozitif bakteriler izlemekle beraber diğer iki fabrikaya oranla çok daha az konsantrasyonda gözlenmiştir. Ayrıca Archaea grup bakterilerinin varlığı da 3 fabrikanın örneklerinde tespit edilmiştir. Phase-contrast mikroskobu ile yapılan incelemelerde ise flok ve filament yapısının 1. fabrikanın örneklerinde orta derecede olduğu, 2.fabrikada nadir olduğu görülmüştür. 3. fabrikada ise filament yoğunlukluiçice geçmiş, atipik bir flok yapısı gözlenmiş ve bunun bu fabrikadaki işletme problemlerinin sebeplerinden biri olabileceği düşünülmüştür. 3 farklı fabrikaya ait aktif çamur örneklerinin bakteri toplulukları açısından analizleri FISH yöntemi ile gerçekleştirilmiş ve bu bilgiler yardımıyla, arıtma tesisleri arasındaki verim performasları karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Aktif Çamur, Fluorescence In Situ Hybridization (FISH), phase- contrast mikroskopi, flok.

Ill FLUORESCENT IN SITU HYBRIDIZATION FOR THE DETECTION OF BACTERIAL COMMUNITY IN ACTIVATED SLUDGE FROM TEXTILE FACTORIES Sevil AKTAN M.S. Thesis Environmental Engineering February 2004 Supervisor: Dr. Bank SALİH Associate Professor ABSTRACT The bacterial community structure in the activated sludge samples from wastewater treatment plant has been studied by conventional methods. The technical details of these techniques are well known, however, the microbiological details, e.g. the compositions of the bacterial populations that are responsible for bioremediation, is still not clear and treatment plants vary in their quality performance in this regard. Activated sludge samples from 3 textile factories were analyzed by fluorescent in situ hybridization (FISH) using 16S rRNA probes for the domain bacteria (EUB, ALF, BET, GAM, CF, HGC) and the domain Archea. Samples were also examined by phase- contrast microscopy for floe determination and by conventional methods (culture and biochemical tests). All groups of bacteria were detected by the FISH technique in the activated sludge samples of the 3 factories but at variable concentrations. In Factory I, the predominant groups were the beta subclass of Proteobacteria and the cytophaga-flavobacterium cluster followed by gamma, high G-C gram-positive bacteria and alpha subclass. Factory II showed a similar pattern but at a lower concentration, while Factory III showed a predominant alpha and beta subclasses, and cytophaga-flavobacterium cluster followed by gamma subclass and high G-C gram-positive bacteria that was still at a much lower concentrations than in the previous two factories. The domain Archea was detected in samples of the 3 factories. The Floe characteristics determined by phase- contrast microscopy revealed normal floe category with some filamentous bacteria forIV factory I and at a lesser degree for factory II. However, factory III had diffuse and atypical floes with abundant filaments, which might be one of the reasons for the operation problems in this factory. The analysis of bacterial community in the activated sludge samples from the 3 textile factories by the FISH technique provided an evaluation scheme for the quality performance among these treatment plants. Keywords: Activated Sludge, Fluorescence in situ hybridization (FISH), Phase-contrast microscopy, floe.