摘要
异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌是一类可在高盐环境脱氮的好氧微生物,但其工程应用效果不理想.海藻糖作为相容性溶质,通过参与调节细胞渗透压帮助微生物抵抗高盐胁迫,对提升高盐环境菌群的脱氮效率起重要作用.本研究通过启动膜曝气生物膜反应器(membrane aerobic biofilm reactor,MABR)富集HN-AD菌,设计添加150μmol/L海藻糖的C150实验组和未添加海藻糖的C0对照组,开展了外源性海藻糖对高盐胁迫下HN-AD菌群代谢的强化机制研究.反应器运行性能及群落结构分析结果显示,C150组相较C0组,NH4+-N、总氮(total nitrogen,TN)和化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率分别提高29.7％、28.0％和 29.1％;以不动杆菌属(Acinetobacter)和假黄褐藻属(Pseudofulvimonas)为优势菌属的耐盐型HN-AD菌群总相对丰度在C150组达到66.8％、较C0组提高了 18.2％,添加海藻糖促进高盐环境中耐性型HN-AD菌群富集并强化系统脱氮性能.代谢组学深度分析表明,外源性海藻糖加强脯氨酸合成,提高微生物对高盐胁迫的抵抗能力;通过调节细胞增殖信号通路(cGMP-PKG、PI3K-Akt)、磷脂代谢通路及氨酰基-tRNA合成通路的活性,促使甘油磷脂代谢物磷酸乙醇胺及嘌呤和嘧啶丰度上调,提升细菌聚集能力和细胞增殖,助推微生物在高盐环境生长;同时,添加海藻糖还加快三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA cycle),为HN-AD菌群的碳、氮代谢提供更多电子供体与能量，进而优化系统脱氮性能.本研究结果为HN-AD菌在高盐高氮废水处理中的运用提供理论指导.
基金项目
国家自然科学基金(51708077)
重庆市自然科学基金(cstc2020jcyjmsxmX0566)
重庆市教委科学技术研究计划(KJQN202001138)
重庆理工大学研究生创新项目(clgycx20203091)
重庆理工大学研究生创新项目(clgycx20203073)
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