铵盐冲击通过c-di-AMP信号通路增强胞外蛋白分泌促进污泥聚集的机制研究

《Environmental Research》：Ammonium shock-stimulated synthesis of c-di-AMP drove enhanced extracellular protein for sludge aggregation

　　本文首次揭示了第二信使c-di-AMP在应对高铵冲击（N-shock）时通过调控微生物代谢（如促进TCA循环）和胞外聚合物（EPS）分泌（特别是蛋白质PN），改善活性污泥（AS）沉降性（SVI30降低）的分子机制，为废水处理系统信号分子介导的微生物调控提供了新理论依据。

　　

Highlight

N-shock显著提升活性污泥沉降性能

在N-shock条件下，活性污泥展现出独特的沉降特性。具体而言，在第二阶段实验期间，与对照组（C组）相比，高铵组（HN组）的SVI₃₀值在所有测试日均显著降低，分别仅为对照组的92.42%、89.31%和87.20%（C组 vs. HN组，p < 0.05，p < 0.001，p < 0.0001，t检验，图2a）。值得注意的是，虽然HN组的SVI₃₀在整个第二阶段呈下降趋势，但其沉降性能始终优于对照组。

讨论

既往研究表明，c-di-AMP水平的波动会影响多种细菌的生长，因为环境变化会调节其浓度，使c-di-AMP能够在胁迫条件下充当调控信号。例如，在海洋烃类降解菌Marinobacter hydrocarbonoclasticus中，c-di-AMP在DNA和膜胁迫条件下，对调控细胞内翻译过程和精氨酸生物合成起着关键作用。

结论

本研究阐明了活性污泥絮体对N-shock的生理响应。结果表明，在N-shock条件下，细胞内c-di-AMP水平显著升高，并与污泥沉降性能的增强相关。升高的c-di-AMP分泌缓解了细菌胁迫并刺激了代谢活性，从而调控了胞外聚合物（EPS）的合成与组成。这些协同效应通过胁迫缓解、代谢增强和EPS组成的优化，共同改善了絮体的稳定性和沉降性。