硫酸盐调控光合细菌代谢通路促进废水处理系统原位增殖的机制研究

《Bioresource Technology》：Metabolic model-guided strain design for improved succinic acid production in Yarrowia lipolytica

本文系统探讨了硫酸盐浓度（500-900 mg/L）对光合细菌（PSB）生长的促进作用，通过微生物群落与代谢组学分析，揭示其通过增强三羧酸循环（TCA cycle）、β-丙氨酸代谢和辅酶A（CoA）生物合成途径显著提升PSB丰度（Ectothiorhodospira相对含量达61.9%），为含硫酸盐废水资源化利用提供了理论支撑。

　　

研究亮点

硫酸盐浓度在500–900 mg/L范围内显著促进光合细菌（PSB）生长，最高OD₆₀₀值达1.7–2.0，较空白对照组提升1.1–1.3倍。深入分析表明，700–900 mg/L的硫酸盐使Ectothiorhodospira属相对丰度显著升高至54.6–61.9%。代谢组学进一步揭示PSB的生长促进效应与三羧酸循环（TCA cycle）、β-丙氨酸代谢及辅酶A（CoA）生物合成途径的增强密切相关。

硫酸盐促进PSB生长

如图1所示，在不同硫酸盐浓度下，典型周期内每48小时的OD₆₀₀值与硫酸盐浓度变化显示，R2、R3和R4组（对应500–900 mg/L硫酸盐）的OD₆₀₀最高（1.7–2.0），表明该浓度范围最利于PSB增殖。硫作为生物生长必需元素，特定浓度的硫酸盐对PSB具有明确促进作用。

结论

本研究证实较高硫酸盐浓度可显著提升PSB生长效率，并优化化学需氧量（COD）、铵态氮（NH₄⁺-N）及硫酸盐的去除效果。微生物群落分析指出，700 mg/L硫酸盐下Ectothiorhodospira成为优势菌属（占比61.9%）。代谢组学结果表明PSB系统通过强化关键代谢通路提升了高硫酸盐环境耐受性。