6-苄氨基嘌呤作为新型信号分子强化高盐废水生物处理的机制与性能研究

本综述创新性地提出植物激素6-苄氨基嘌呤（6-BA）作为经济、稳定的细菌信号分子（SM），通过激活双组分系统（TCS）增强微生物耐盐性、抗氧化能力和污染物降解效能，同时显著降低抗生素抗性基因（ARG）传播风险，为高盐工业废水处理提供了绿色高效的生物强化策略。

　　

Section snippets

Seeding activated sludge and synthetic wastewater

接种活性污泥采集自中国山东省某处理高盐制革废水的氧化沟系统，该体系呈现稳定的红褐色絮状形态。合成废水通过添加NaCl和Na₂SO₄模拟实际高盐预处理出水，盐度控制为3.5%。在生物处理过程中，高浓度含酚废水需经物化预处理将苯酚浓度降至可生物处理范围（50 mg L^-1），以避免抑制微生物活性。

Screening and validation of phytohormones for application

研究结果证实了植物激素是活性污泥中信号分子的假设。在高盐（3.5%）和苯酚（50 mg L^-1）胁迫下，外源添加11种植物激素（图1A），包括生长素（NAA、IAA、IBA）、细胞分裂素（6-BA、KT）、赤霉素（GA）、茉莉酸（JA）、水杨酸（SA）和苯甲酸衍生物（BA、p-HBA、4-HBA）。重点关注这些植物激素对微生物存活的影响，其中6-BA表现最为显著——其通过氢键结合双组分系统（TCS）中的组氨酸激酶，触发下游信号转导与代谢调控通路。在盐胁迫下，6-BA促进细胞完整性维护和离子稳态，使活细胞数量提升113.7%；为缓解苯酚毒性，6-BA增强胞外聚合物（EPS）功能与抗氧化系统，使活性氧（ROS）水平降低19.8%。此外，6-BA上调DNA复制、TCA循环和脂肪酸合成相关基因，修复膜完整性，并富集降解酶类提升苯酚降解效率，最终使COD、TN、TP去除率提高约20%。

Conclusions

本研究确立了6-BA作为一种环境安全的信号分子（SM），可强化高盐工业废水处理效能。通过严谨的剂量效应实验确定0.1 μM为6-BA的最佳浓度，该浓度显著提升微生物活性和抗逆能力。6-BA促进TCA循环和不饱和脂肪酸合成，强化膜完整性以抵抗氧化应激和盐酚复合毒性，使ATP含量增加43.3%、生物量提高44.5%，进而上调代谢活性与污染物去除能力。值得注意的是，6-BA重构微生物群落结构，使抗生素抗性基因（ARG）宿主丰度降低27.9%，ARG编码质粒减少32.8，有效抑制水平基因转移风险。此外，6-BA未表现出可观察的生态毒性，为高盐废水修复提供了新型生物强化策略。