氧气调控希瓦氏菌生物膜的细胞外多聚物合成机理的研究

希瓦氏菌以其独特的呼吸代谢及细胞外电子传递能力而成为近年来用于重金属、放射性核素等污染物生物修复的重要模式细菌，也是应用于微生物燃料电池的主要产电菌。希瓦氏菌上述功能的发挥与其生物膜组分中的细胞外多聚物的产生有密切联系，如重金属污染的还原和吸附、偶氮染料的吸附与还原。现有的研究发现，氧气是调节希瓦氏呼吸代谢活性与细胞外的多聚物合成的最重要环境因子，但其具体的调节机理尚不清楚。因此，本课题将利用化学检测与分析、信息预测、分子生物操作等手段，解析氧气调节细胞外多聚物合成的机理，并在此基础上尝试调控希瓦氏菌细胞外多聚物的合成，以提高其在重金属去除、偶氮染料降解方面的应用潜力。

希瓦氏菌在环境中广泛分布，由于其独特的呼吸活性，在环境多种物质的迁移、转化，污染的生物修复和微生物燃料电池等方面均具有很大的应用潜力，因此成为近年来环境化学、环境工程和微生物学交叉领域研究的热点之一。希瓦氏菌的细胞外多聚物的合成对该细菌上述应用功能的发挥有重要的影响；而氧气对该合成过程有显著影响，但机理未知。针对细胞外多聚物的合成及与之相关的污染物还原过程，本项目展开了一系列的研究，并获得了初步的研究结果：① 筛选出氧气感应的二鸟苷酸合成酶，并初步解析了它调控细胞外多聚物合成的机理；② 研究了希瓦氏菌污染物还原过程的决定因素——细胞外电子传递过程；③ 进一步，分别以镉和硝基苯作为代表性金属和有机污染物，研究并发现了活性纳米材料对希瓦氏菌污染物还原过程的新影响。这些研究结果已发表成文(一篇1区，两篇2区，一篇3区)。本项目的研究一方面加深了对希瓦氏菌的环境适应能力和污染物还原过程等的进一步理解，对生物修复、微生物燃料电池的应用提供了帮助。另一方面，也提出了新的、更为深入的科学问题，如深入解析新兴纳米材料与希瓦氏菌协同作用转化污染物的过程及其环境影响评估；深度解析氧气感应二鸟苷酸环化酶在希瓦氏菌环境适应性方面的作用。综上所述，执行人已完成了本项目的研究目标，并且发现了一些值得深入拓展研究的方向。