Water Research | 宏基因组学等技术揭示了污水处理反应器中的功能微生物及其代谢机制(国人作品) / 开普饭

推荐：江舜尧

编译：Hancactus

编辑：小菌菌

广州中山大学张艳、吕慧等人于2018年10月23日在环境科学与生态学顶级期刊Water Research发表题目为《Elucidating functional microorganisms and metabolic mechanisms in a novel engineered ecosystem integrating C, N, P and S biotransformation by metagenomics》的文章，该研究通过扩增子测序、宏基因测序等方法研究阐明了硫循环协同反硝化除磷菌生物除磷系统（DS-EBPR）中参与C、N、P、S转化的功能微生物之间的相互作用及其代谢机制。

文章摘要

研究背景：硫循环协同反硝化除磷菌生物除磷过程是基于硫转化与聚磷（Poly-P）积累代谢的协同作用。在厌氧条件下，磷通过乙酸盐摄取、聚合和糖原水解、聚羟基烷酸酯（PHA）和多硫化物和单质硫（Poly-S）在胞内形成而释放。在缺氧条件下，磷会大量被吸收、聚合和形成糖原，硫驱动的反硝化以及PHA和聚硫的降解有关。硫循环协同反硝化除磷菌生物除磷系统（DS-EBPR）不仅是一种新型的污水处理工艺，同时也是一种理想的微生物生态学模型。但长期以来有关硫循环协同反硝化除磷菌生物除磷体系中参与碳（C）、氮（N）、磷（P）、硫（S）生物转化功能微生物所发挥的作用以及这些微生物之间相互作用的了解仍然较少。

方法：从长期运行且性能稳定的硫循环协同反硝化除磷菌生物除磷反应器中收集污泥样本，提取这些样品中的DNA并对这些DNA进行16S rRNA基因扩增子测序和宏基因组测序。

结果：通过宏基因组对硫循环协同反硝化除磷菌生物除磷系统中提取到的DNA进行检测，共检测到了11个基因组完整程度比较高的微生物，这些微生物在该生态系统的微生物群落中占据很大一部分（39.4%）。其中，硫酸盐还原菌（SRB）和硫酸盐氧化菌（SOB）能够促进C、N、P和S之间相互转化的代谢过程和相互作用。

结论：通过对硫循环协同反硝化除磷菌生物除磷系统（DS-EBPR）中微生物之间的相互关系进行宏基因组以及扩增子测序，我们对这样一个新的生态系统有了更深入的了解，尤其是这一系统中C、N、P和S之间协同发生的生物转化。同时也对参与这些生物转化的微生物，如：硫酸盐还原菌（SRB）、硫酸盐氧化菌（SOB）、反硝化细菌和聚磷酸盐积累有机体在群落环境中所发挥作用的深入研究。

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