硫酸盐对混合培养光合细菌生长的促进作用及其代谢机制研究

《Bioresource Technology》：Impact of sulfate on photosynthetic bacteria growth in mixed cultures: Insights into microbial responses and metabolic mechanisms

本研究揭示了硫酸盐（500-900 mg/L）通过增强光合细菌（PSB）的三羧酸循环（TCA cycle）、β-丙氨酸代谢和辅酶A（CoA）生物合成途径，显著提升其生长效率（OD600达1.7-2.0）及污染物降解能力，为含硫酸盐废水资源化利用提供了低成本、高效率的微生物调控策略。

　　

亮点

PSB富集

初始PSB菌株采集自河流表层水，采用玻璃瓶在厌氧光照条件（3000 lx）、25±2℃下富集培养。培养基成分（/L）：NaCl 2g、NH₄Cl 1g、NaHCO₃ 2g、KH₂PO₄ 1.75g、CH₃COONa 3g、MgSO₄·7H₂O 0.2g、酵母粉1g。水力停留时间（HRT）为15天，以20%接种率转接至新鲜培养基。

硫酸盐促进PSB生长

不同硫酸盐浓度下典型周期内OD₆₀₀值与硫酸盐浓度变化如图1所示。R2、R3和R4组（500-900 mg/L硫酸盐）获得最高OD₆₀₀值（1.7–2.0），较空白对照组（R1）提升1.1–1.3倍，表明该浓度范围显著促进PSB增殖。硫是生物生长必需元素，特定浓度硫酸盐对PSB生长具有积极作用。

结论

本研究揭示硫酸盐通过强化三羧酸循环（TCA cycle）、β-丙氨酸代谢和辅酶A（CoA）生物合成途径显著促进PSB生长，并提升COD、NH₄⁺-N与硫酸盐去除效率。微生物群落分析表明700 mg/L硫酸盐条件下Ectothiorhodospira相对丰度达61.9%。代谢组学进一步证实PSB系统通过增强代谢通路耐受性实现高效增殖。