污泥水解液共生菌群协同调控微藻糖原积累与碳固定机制的转录组学研究

针对工业污泥资源化利用难题，中国科学院团队创新性地利用非灭菌污泥水解液构建藻菌共生体系，通过转录组学揭示了土著细菌通过上调TCA循环和色氨酸代谢途径，促进无机碳释放和生长因子分泌，驱动斜生栅藻(T. obliquus)糖原合成(531.93±58.51 mg/L)的分子机制，为污泥处理与高值生物质生产提供了双重解决方案。

　　

随着煤化工废水处理过程中产生的大量含酚类、杂环芳烃等有毒物质的剩余污泥（占污水处理厂运营成本50-60%），传统填埋/焚烧处置方式面临资源浪费与二次污染的双重困境。虽然厌氧消化技术能转化污泥为营养基质，但微藻单独培养难以高效降解顽固有机物。正是在这样的背景下，来自上海某污水处理厂的研究团队在《Environmental Research》发表了一项突破性研究，揭示了藻菌共生体系"化污泥为资源"的分子密码。

研究团队采用非灭菌污泥水解液培养斜生栅藻(Tetradesmus obliquus)，通过SBR反应器模拟酚类废水驯化活性污泥，结合RNA-seq转录组分析等关键技术。特别值得注意的是实验设计：在25°C、4000 lux光照(14:10 h光暗比)条件下，对比灭菌与非灭菌体系的代谢差异。

【Effects of indigenous bacteria on the growth characteristics of Tetradesmus obliquus】
研究发现土著细菌使微藻生物量提升1.96倍(3.080±0.208 g/L)，关键糖基供体葡萄糖(36.02%)、甘露糖(28.74%)和半乳糖(20.25%)显著增加。转录组揭示细菌通过三重机制促进糖原合成：1）激活TCA循环增加CO₂供给；2）上调色氨酸代谢分泌生长因子；3）调控卟啉代谢增强光能捕获。

【Conclusion】
该研究首次阐明藻菌跨界互作中碳流向糖原分配的分子开关：污染碳输入触发细胞维持需求，促使碳通量转向糖原合成。这种基于非灭菌体系的"以废养藻"模式，不仅实现TN(79.53%)、TP(71.33%)等污染物的高效去除，更开创了将工业污泥转化为550 mg L^-1 d^-1固碳效率的生物精炼平台。

这项由上海市科委(22dz1205702)和国家自然科学基金(52270069)支持的研究，为破解我国煤化工污泥处置困境提供了"藻菌协同-代谢重塑-资源转化"的创新技术路径，其揭示的微生物跨界对话机制，对开发新型生物固碳系统具有重要启示意义。