菌藻共生颗粒系统研究现状 摘要：微藻与异养细菌长期共存于水生态系统中，具有错综复杂的关系，存在互利共生，又有相互拮抗。本文介绍了菌藻共生颗粒系统形成机制与调控行为的研究进展，进一步提出了未来的发展方向。 关键词：菌藻共生 污水处理 油脂检测 微生物间的群体感应已成为国内外学者关注的热点问题之一。长期以来，人们普遍认为细菌是以单细胞形式存在的生物个体其相互间并无信息交流和协作分工。1979年，首先在海洋细菌费氏弧菌中发现细胞间存在，这种细胞间的信息交流被称为群体感应（quorum sensing）[1]。大量研究表明。群体感应广泛存在于各类微生物中，是通过产生感应信号分子实现细胞与细胞间的通讯，从而控制其群体行为的现象【2,3】。感应信号分子激发菌体内相关基因的表达，协调菌群生理行为，调控菌群生态关系，并最终决定种群结构【4】，从而表现出单个个体细菌无法实现的生理功能和调节机制【5】。群体感应现象自首次报道以来，已发现对许多微生物生理行为的调控至关重要，如生物膜的形成、胞外聚合物的合成、群集运动、聚集生长，以及菌群增值速度和世代长短等【6,7】。 1 菌藻共生系统概述 20 世纪 60 年代，William等首次提出菌藻共生系统这一概念，利用微藻和细菌之间的协同作用处理污水并取得了显著的处理效果【3】。随后大量研究者开始对其进行广泛的基础理论和实际应用方面的研究。藻类和细菌是水生态系统和氧化塘系统中两类有密切关系的生物，它们在水体的物质循环和污水净化中都起着非常重要的作用【4】。微藻可对重金属和造成水体富营养化的营养物等进行有效地去除【5】 。细菌、真菌等微生物可降解大分子有机物、氨氮等。将两类生物的功能结合起来，就形成了复杂的菌藻共生系统。藻类和细菌等微生物之间存在复杂的相互关系，它们可能竞争环境中的营养物质而相互抑制，也可能相互利用与促进，甚至可能相互依赖形成复杂的共生系统【6】。在菌藻共生系统中，真菌和好氧细菌等微生物可以将含碳高分子有机物降解为水、CO2或低分子有机物，产生的 CO2和低分子有机物可以作为微藻代谢的碳源被利用; 有些好氧细菌如硝化细菌和氨化细菌等能对含氮有机物进行氧化，继而进行硝化，生成可以供微藻利用的硝酸盐，从而促进其光合作用和生长代谢。微藻可以利用 CO2和废水中的碳酸盐物质，将细菌产生的无机物通过光合作用转化为有机物储存在细胞内，同时释放出氧气，增加水中的溶氧量，营造好氧环境，进而促进好氧细菌和真菌的生长繁殖。这样藻类和细菌之间就形成了互利互惠的共生关系，对污水进行更好地处理【7】。 与传统的水处理方法相比，菌藻共生系统具有深度脱氮除磷、节约能耗、资源回收、防止微藻流失等优点，是备受关注的新型绿色能源技术【3】。与传统水处理系统相比，还避免了外部氧的供应，降低了 CO2的排放量。 2 结语与展望 可以看出从微生物学过程来解析藻菌关系极具探索价值，藻菌共生体拥有多样的形式和复杂关系，这些关系的存在体现了环境的选择性；也存在一定的社会学属性，这些社会行为的体现或许依赖化学信号来调节. 以藻际环境为例，微生物在启动蛋白和响应蛋白的作用下分泌QS，用于微生物的种内或种间交流，随后在这一信号的介导下形成多样的生态行为，包括互利、共生以及拮抗等. 藻际环境中的微生物行为（包含互生菌之间、拮抗菌之间以及互生菌与拮抗菌之间的交 互过程）和社会学特征或许是未来的一个聚焦点，以QS为代表的信号调节机制为我们提供了一扇新的视窗. 此外，基于共生环境中存在着对藻类影响性质各异的菌群（有益菌或有害菌），开发QS或其抑制剂是影响藻菌关系、抑制藻类生长的可能方法. 与直接杀灭生物个体的化学药剂（如抗生素）相比，信号分子发挥的作用是干扰微生物的生存环境和通讯机制，不易产生耐药性，也不会导致二次污染，具有环境友好性. 因此，针对信号分子对生态事件的过程进行研究，将是新思路有望获得突破传统理论的新知识。 Reference ［1］ Lassance J M． Journey in the Ostrinia world: from pest to modelin chemical ecology. Journal of Chemical Ecology，2010，36( 10) : 1155-1169． ［2］ Splivallo Ｒ，Ottonello S，Mello A，Karlovsky P． Truffle volatiles:from chemical ecology to aroma biosynthesis. New Phytologist，2011，189( 3) : 688-699． ［3］ Hay M． Marine chemical ecology: what's known and what's next? Journal of Experimental Marine Biology and Ecology，1996，200: 103-134． ［4］ Carreto J I， Carignan M O． Mycosporine-like amino acids: relevant secondary metabolites: chemical and ecological aspects. Marine Drugs，2011，9( 3) : 387-446． ［5］ Sieg Ｒ D，Poulson-Ellestad K L，Kubanek J． Chemical ecology ofthe marine plankton. Nature Product Reports，2011，28 ( 2 ) :388-399． ［6］ Hay M E． Marine chemical ecology: chemical signals and cuesstructure marine populations， communities， and ecosystems. Annual Review of Marine Science，2009，1( 1) : 193-212． ［7］ Li J Q，Fergola P，Ma Z E． Effects of allelochemicals producedby one population in a chemostat-like environment. Journal of Theoretical Biology，2011，284( 1) : 99-105． 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/6d465d2aaa8271fe910ef12d2af90242a895abde.html