N-酰基高丝氨酸内酯信号分子对厌氧氨氧化与硫自养反硝化耦合体系启动及运行的调控机制

本研究通过外源添加N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）信号分子，成功启动了厌氧氨氧化（anammox）与硫自养反硝化（SAD）耦合系统，揭示了C6-HSL和3-oxo-C6-HSL对NH4+-N和NO3?-N同步去除的强化机制，为低能耗脱氮工艺的快速启动提供了理论依据。实验表明AHLs可显著提升微生物生长速率和胞外聚合物（EPS）分泌，其中C6-HSL促进微生物多样性，3-oxo-C6-HSL增强群落均匀性。

　　

Highlight

通过批次实验比较不同信号分子对耦合系统性能的影响，重点考察了其对NO₃^?-N去除率、电子传递系统活性（ETSA）、胞外聚合物（EPS）和OD600吸光度的调控作用。

The influence of different AHLs on the performance of the coupled system

本研究选取多种信号分子添加到耦合系统中，通过批次实验比较其对NO₃^?-N去除性能的影响。随着AHLs的添加，NO₃^?-N去除率呈现先升高后降低最终趋于稳定的变化趋势（图1）。特别值得注意的是，C6-HSL实验组相比对照组实现了硝酸盐氮去除率提升14.7%，并达成硝酸盐氮的完全去除。在EPS分泌方面，C6-HSL实验组使EPS浓度提升38.1%，OD600吸光度增加33.7%，证实适当浓度的AHLs犹如微生物的"生长加速器"。

Conclusion

适量添加AHLs可显著提升厌氧氨氧化-SAD耦合系统中微生物的生长速率和EPS分泌。在正常ETSA条件下，AHLs对电子传递系统的影响微乎其微。这些信号分子能增加EPS中蛋白氮的比例，其中C6-HSL和3-oxo-C6-HSL这对"黄金搭档"可协同提升耦合系统的脱氮效率。特别有趣的是，C3位无取代基的AHLs展现出的脱氮性能提升，暗示着分子结构的微小差异可能引发微生物群落功能的显著改变。