综述：用于废水生物修复的真菌-微藻共生系统：代谢整合、分子机制及工业应用挑战

《REVIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE AND BIO-TECHNOLOGY》：Fungal-microalgal symbiotic systems for wastewater bioremediation: metabolic integration, molecular mechanisms and industrial challenges

　　

摘要

由于具有较高的光合作用效率，以及能够将碳捕获与废水处理和物质循环相结合的能力，基于微藻的系统成为生物修复领域的多功能替代方案。然而，其大规模应用仍受到生物质浓度低和采集成本高的限制。这些局限性促使人们更加关注从自然生态系统中获得的微生物共培养策略，在这类策略中，代谢互补性和细胞聚集作用有助于提高生物质回收率和处理效果。本综述介绍了用于废水生物修复的真菌-微藻共生系统（FMSS）的最新进展，重点探讨了重金属和抗生素等新兴污染物问题。FMSS通过多层面的协同机制提升污染物去除效率，包括由胞外聚合物（EPS）介导的胞外吸附、压力诱导的EPS过量产生，以及通过谷胱甘肽依赖的氧化还原反应和酶促途径实现的细胞内解毒。真菌伙伴还能通过促进生物质聚集、提高采集效率以及实现更广泛的底物降解来进一步提升系统性能，而双方之间的代谢交换则能在有毒条件下维持光合作用、碳同化能力及抗逆性。近期在代谢调控方面的研究进展，如甾醇内酯类似物的应用，进一步提升了生物质的产量和去除效率。尽管在实验室条件下表现优异，但FMSS的实际应用仍受高有机负荷下的运行不稳定、生物安全问题以及技术经济限制等因素制约。因此，FMSS最适合作为废水处理流程中的最终处理单元，通过从FMSS生物质中回收高价值化合物，从而契合循环生物经济理念。总体而言，FMSS是一种多功能平台，它将污染物去除与资源回收相结合，处于环境修复与可持续生物技术之间的交叉领域。