协同淬灭DSF和AHLs群体感应通路调控硫丝菌介导的污泥膨胀机制研究

【编辑推荐】本研究首次揭示扩散信号因子（DSF）通过降解c-di-GMP促进硫丝菌（Thiothrix）必需的苏氨酸/丝氨酸等公共物质交换，驱动污泥膨胀；创新性提出DSF与酰基高丝氨酸内酯（AHLs）双通路协同淬灭策略，50 mg/L百里香酚（thymol）较单一AHL抑制剂香草醛（vanillin）更有效维持污泥沉降性（SVI从543.65降至<200 mL/g），为污水厂微生物调控提供新范式。

　　

Highlight

DSF介导的群体感应：驱动丝状污泥膨胀的机制基础与群落互作

本研究首次明确扩散信号因子（DSF）介导的群体感应是丝状污泥膨胀的关键驱动力。其核心机制在于调控微生物群落的"公共物资"交换：实验证实外源DSF会显著促进硫丝菌（Thiothrix）增殖（丰度从0.37%飙升至19.47%）并引发污泥沉降指数（SVI）从75.04恶化至543.65 mL/g。从分子层面看，DSF信号通路通过降解第二信使c-di-GMP（3′,5′-cyclic diguanylic acid），释放全局调控因子Clp，进而激活细胞外蛋白酶分泌——这就像打开了微生物社区的"共享仓库大门"，促使缺陷型硫丝菌获取其无法合成的苏氨酸/丝氨酸等必需氨基酸。这种"营养补给"机制最终导致菌丝体过度生长和絮体结构崩解。

Conclusion

本研究系统解析了DSF群体感应在丝状污泥膨胀中的功能，并创新性验证AHL与DSF双通路协同淬灭的污泥稳定化效果。DSF通过"降解c-di-GMP→促进胞外蛋白/氨基酸分泌→激活公共物质交换"的分子路径，特别是为硫丝菌（Thiothrix）提供其缺陷的苏氨酸/丝氨酸，形成独特的微生物"共生供养"网络。相较于单一通路抑制（如AHL抑制剂香草醛vanillin），50 mg/L DSF抑制剂百里香酚（thymol）与AHL淬灭剂的协同使用，能以更低剂量实现污泥沉降性能（SVI<200 mL/g）和微生物代谢活性的双重优化，为活性污泥系统调控提供突破性解决方案。