新型耐冷玫瑰状成簇细菌Astrobacterium formosum的发现及其在低温EGSB生物反应器中的应用研究

本研究从低温膨胀颗粒污泥床(EGSB)生物反应器中分离出一株新型耐冷兼性厌氧细菌Astrobacterium formosum Astr-EGSBT，通过多组学分析证实其属于α-变形菌纲硝化杆菌科新属，该菌独特的玫瑰状成簇特性和宽温域代谢能力(5-40°C)为低温废水处理微生物资源开发提供了重要候选菌株。

　　

在废水生物处理领域，低温环境导致的微生物活性下降一直是制约处理效率的关键瓶颈。传统膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器在处理低温(<10°C)、低浓度(COD<1 g l^?1)废水时，常面临微生物群落结构不稳定、代谢途径受限等问题。俄罗斯科学院生物技术研究中心的科研团队从持续运行1.5年的低温EGSB反应器中，成功分离出一株具有独特形态和代谢特性的新型细菌Astrobacterium formosum Astr-EGSB^T，相关成果发表在《Technical Innovations》上。

研究采用改良R2A厌氧培养基进行梯度稀释分离，结合扫描电镜(SEM)观察、生理生化测试、脂肪酸分析(MIDI系统)和全基因组测序等关键技术。实验菌株来源于先前建立的低温(3-8°C)条件下降解丙酸盐的合成代谢菌群，该菌群已证实含有Methanospirillum stamsii Pt1^T等已知耐冷菌株。

【Isolation and culturing】
通过十梯度稀释法从EGSB颗粒污泥中分离获得纯培养物，使用含葡萄糖、淀粉等复合碳源的改良R2A培养基，在20°C厌氧条件下培养。

【Phenotypic properties】
电镜揭示该菌为革兰氏阴性无芽孢杆菌(0.5-0.8×1.5-9 μm)，通过出芽繁殖并形成3至数十个细胞的玫瑰状聚集体。每个细胞具有粘性非繁殖极，使其能相互粘附形成星状结构，这种独特形态学特征在硝化杆菌科中罕见。

生理测试显示其广适性特征：温度范围5-40°C、pH耐受4.5-7.5、耐盐度0-2%。代谢谱分析表明可降解糖类、醇类、有机酸等，但不能光自养生长。葡萄糖发酵主要产物为乳酸、乙酸、异丁酸及CO₂。

【系统分类学地位】
16S rRNA基因序列与Pseudorhodoplanes sinuspersici相似度仅95.0%。基于120个标记基因的系统发育分析显示其构成独立分支，与Rhodoplanes属亲缘最近。基因组GC含量65.8 mol%，主要脂肪酸为C_18:1ω9c和C_19:0 cyclo ω9c，特征性极性磷脂包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺等。

该研究首次报道了具有玫瑰状成簇特性的耐冷α-变形菌，其独特的细胞粘附机制为理解微生物颗粒化过程提供了新视角。菌株Astr-EGSB^T的广温域代谢能力特别适用于处理温度波动大的工业废水，其基因组中可能含有尚未揭示的低温适应基因簇。研究不仅扩充了Hyphomicrobiales目微生物资源库，更为开发基于功能菌株的低温废水处理工艺奠定了理论基础。