دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 15 58 2026 08 23 Analysis of the Microbial Community Structure in an Anaerobic Digester of Urban Wastewater Sludge Using Next-Generation Sequencing Technique تحلیل ساختار جامعه میکروبی موجود در هاضم بی‌هوازی لجن فاضلاب شهری با استفاده از تکنیک توالی‌یابی نسل بعدی 25 40 30737 10.22108/bjm.2026.149031.1676 FA مهسا صدیقی گروه پژوهشی محیط زیست، پژوهشکده انرژی و محیط زیست، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران Journal Article 2026 05 25 The efficiency and stability of anaerobic digestion technology depend on complex microbial communities and their activities. Microbial diversity plays a crucial role in the performance of natural and engineered ecosystems. Over the past decade, significant progress has been made in identifying key groups of microorganisms that influence anaerobic digestion processes. Recently developed next-generation sequencing technologies can be used for a comprehensive description of the microbial community in a digester. In the present study, this technique was used to identify and analyze the microbial structure present in an anaerobic digester of urban wastewater sludge. Samples were taken from the effluent sludge flow of an urban wastewater sludge anaerobic digester at different time intervals to perform molecular identification tests using next-generation sequencing technology. The samples then underwent whole-genome sequencing analysis to obtain findings regarding the genetic composition and diversity of the microbial community (species type and abundance). Alpha diversity indices showed that the studied anaerobic digester had a rich, diverse, and relatively balanced microbial community. Bacterial community analysis revealed that Proteobacteria and Firmicutes were the dominant bacterial phyla in the anaerobic digester, while the archaeal community consisted of acetoclastic, hydrogenotrophic, and methylotrophic methanogens. Methanothrix had the highest abundance in the studied digester. The appropriate diversity of bacteria in the studied digester indicates good stability and optimal capacity for anaerobic digestion processes, as well as functional redundancy in the microbial community, which can increase the system's resistance to stresses and operational changes. The higher abundance of Methanothrix suggests that the acetoclastic methanogenesis pathway is likely dominant in the digester. The higher abundance of Methanothrix also indicates that there are no functional disturbances in the digester. Overall, the analysis of the microbial structure showed that the studied digester is in an optimal condition in terms of digestion process stability and consistent methane production. کارایی و پایداری فناوری هضم بی‌هوازی، به جوامع میکروبی پیچیده و فعالیت‌ آنها بستگی دارد. تنوع میکروبی، نقش مهمی در عملکرد اکوسیستم‌های طبیعی و مهندسی‌شده دارد. در دهه گذشته پیشرفت‌های چشمگیری در شناسایی گروه‌های کلیدی میکروارگانیسم‌ها حاصل شده است که بر فرایندهای هضم بی‌هوازی تأثیر می‌گذارند. فناوری‌ توالی‌یابی نسل بعدی که به‌تازگی توسعه یافته‌ است، می‌تواند برای توصیف کامل جامعه میکروبی هاضم استفاده شود. در تحقیق حاضر، از این تکنیک برای شناسایی و تحلیل ساختار میکروبی موجود در هاضم بی‌هوازی لجن فاضلاب شهری استفاده شده است. در این تحقیق، از جریان‌ لجن خروجی از هاضم بی‌هوازی لجن فاضلاب شهری در بازه‌های زمانی مختلف برای انجام تست‌های شناسایی مولکولی با استفاده از فناوری توالی‌یابی نسل بعدی، نمونه گرفته شد. سپس نمونه‌ها تحت تجزیه و تحلیل توالی‌یابی کل ژنوم قرار گرفتند تا یافته‌هایی درباره ترکیب ژنتیکی و تنوع جامعه میکروبی (نوع و فراوانی گونه‌ها) به دست آید. مجموع شاخص‌های تنوع آلفا نشان داد هاضم بی‌هوازی مطالعه‌شده دارای یک جامعه میکروبی غنی، متنوع و نسبتاً متعادل است. بررسی جامعه باکتریایی نشان داد <em>پروتئوباکتریا</em> و <em>فیرمیکیوتس</em> شاخه‌های باکتریایی غالب در هاضم بی‌هوازی هستند؛ درحالی‌که جامعه آرکی‌ها از انواع متانوژن‌های استوکلاستیک، هیدروژنوتروفیک، و متیلوتروفیک تشکیل شده‌ بود. <em>متانوتریکس</em> بیشترین فراوانی را در هاضم بررسی‌شده داشت.<strong> </strong>تنوع مناسب باکتری‌ها در هاضم بررسی‌شده، بیان‌کننده پایداری مناسب و ظرفیت مطلوب برای انجام فرایندهای هضم بی‌هوازی و وجود افزونگی عملکردی در جامعه میکروبی است که می‌تواند مقاومت سامانه را در برابر تنش‌ها و تغییرات عملیاتی افزایش دهد. فراوانی بیشتر <em>متانوتریکس</em> نشان‌ می‌دهد احتمالاً مسیر متان‌زایی استوکلاستیک در هاضم، غالب است. فراوانی بیشتر <em>متانوتریکس </em>همچنین با بهره‌برداری پایدار هاضم در تولید ثابت متان سازگار است. درمجموع تحلیل ساختار میکروبی در کنار شرایط عملیاتی، ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی هاضم و عملکرد مناسب آن در تولید متان نشان داد هاضم بررسی‌شده از لحاظ پایداری فرایند هضم و تولید ثابت متان در شرایط مطلوبی است. https://bjm.ui.ac.ir/article_30737_f8c1487342c808812caf15ec28e82776.pdf