宋志偉, 谷新宇, 王云卓, 鄭 歡

(1.黑龍江科技大學 教務(wù)處, 哈爾濱 150022; 2.黑龍江科技大學 環(huán)境與化工學院, 哈爾濱 150022)

0 引 言

好氧顆粒污泥(AGS)是在適宜的水環(huán)境和營養(yǎng)條件下形成的一種自聚集的微生物聚合體[1]。它具有結(jié)構(gòu)致密、沉降性能好、能同時脫氮除磷等諸多優(yōu)點[2-3]。好氧顆粒污泥的培養(yǎng)條件較為苛刻,限制其實際應(yīng)用[4]。好氧顆粒污泥的形成條件及機理、功能特性等是近年來該領(lǐng)域的研究熱點[5-7]。好氧顆粒污泥由大部分細菌及小部分真菌組成,復雜的群落結(jié)構(gòu)是AGS對廢水中有機物降解及吸附雜質(zhì)的基礎(chǔ),也是顆粒保持穩(wěn)定的重要因素[8]。群體感應(yīng)信號分子能在生物膜形成過程中影響生物膜的結(jié)構(gòu),信號分子使靈桿菌聚集生長加快生物膜成膜[9]。雍陽春[10]研究發(fā)現(xiàn)在群體感應(yīng)作用下代謝產(chǎn)生的信號分子影響污泥的顆?；?在污泥不同的運行階段,群體感應(yīng)信號分子濃度有很大差別。Jiang等[11]首次指出,在好氧顆粒污泥的形成過程中有?；呓z氨酸內(nèi)酯類(AHLs)信號分子的參與,并發(fā)現(xiàn)在好氧顆粒污泥的顆?；^程中,AHLs與EPS的產(chǎn)生具有相關(guān)性。由此可知,已有研究表明,信號分子介導的群體感應(yīng)在微生物廢水處理技術(shù)中的積極影響。但主要偏向生物膜及厭氧顆粒污泥形成過程中群體感應(yīng)規(guī)律的作用,對好氧顆粒污泥中的群體感應(yīng)規(guī)律研究較少,還停留在對好氧顆粒污泥?；^程及維持其穩(wěn)定性的過程中分泌的信號分子種類及分布情況的研究,而種群結(jié)構(gòu)和群體感應(yīng)之間存在何種聯(lián)系仍需進一步探究明確。

筆者基于群體感應(yīng)規(guī)律,采用高通量測序技術(shù)和超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)技術(shù)檢測方法,檢測好氧顆粒污泥群落結(jié)構(gòu),以AHLs信號分子為外源信號分子進行投加,通過分析外源信號分子對好氧顆粒污泥生長周期中微生物種群結(jié)構(gòu)的影響,探究好氧顆粒污泥微生物種群與群體感應(yīng)的規(guī)律,為促進好氧顆粒污泥微生物馴化的工程應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗裝置

SBAR實驗裝置如圖1所示。本研究采用自制氣升式內(nèi)循環(huán)序批式反應(yīng)器(Sequencing batch airlift reactor,SBAR),反應(yīng)器分為內(nèi)管和外管,內(nèi)徑分別為8和24 cm,高120 cm。內(nèi)管空間為反應(yīng)區(qū),有效容積為5 L,外管空間為恒溫層,進行水浴恒溫。反應(yīng)器在PLC集成控制裝置下實現(xiàn)進水、曝氣、沉降、排水等狀態(tài),以序批式運行的方式連續(xù)運行。

圖1 SBAR實驗裝置Fig.1 SBAR experimental setup

1.2 實驗材料

1.2.1 信號分子試劑

實驗中所使用的三種AHLs信號分子分別為N-decanoyl-L-Homoserine lactone (C10-HSL,C14H25NO3)、N-dodecanoyl-L-Homoserine lactone (C12-HSL,C16H29NO3)、N-tetradecanoyl-L-Homoserine lactone (C14-HSL,C18H33NO3),均購自Cayman Chemical公司,保存在-20 ℃環(huán)境中。

1.2.2 接種污泥

接種污泥是絮狀污泥,其采集于哈爾濱市某啤酒廠中污水處理廠二沉池回流污泥。污泥呈褐色絮狀,優(yōu)勢菌門為變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、綠彎菌門(Chloroflexi)。

1.2.3 實驗用污水

表1 模擬污水成分配方

表2 微量元素組成

1.3 實驗樣品采集

根據(jù)各反應(yīng)器中污泥的生長狀態(tài),分別在反應(yīng)第0 d、第34 d、第114 d進行取樣,樣品編號設(shè)置,見表3。

表3 測試樣品的選取及選取時間

1.4 分析方法

信號分子采用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進行濃度檢測,采用高通量測序技術(shù)進行微生物群落檢測,并利用美吉云平臺進行種群結(jié)構(gòu)和多樣性分析。

1.5 信號分子投加方式及反應(yīng)器運行條件

通過PLC同時自動控制4組SBAR反應(yīng)器,分別編號為R1、R2、R3和R4。信號分子投加方式: R1反應(yīng)器在AGS培養(yǎng)的生長期(第1～25 d) 和成熟期(第25～37 d) 投加C14-HSL,在穩(wěn)定期(第37～120 d) 投加C12-HSL; R2反應(yīng)器不投加任何AHLs,作為空白對照組;R3反應(yīng)器在生長期和成熟期投加 C14-HSL,穩(wěn)定期不投加任何AHLs; R4反應(yīng)器在生長期和成熟期不投加任何AHLs,只在穩(wěn)定期投加 C12-HSL。 實驗 AHLs 均隨進水進入反應(yīng)器,其在進水終濃度為 50 nmol/L。反應(yīng)器運行條件設(shè)置:6 h的運行周期,5 min進水時間,5 min排水時間,排水量率為50%,曝氣時間為310～345 min,曝氣量控制在0.24 m3/h,溫度為30±1 ℃。為避免污泥在接種后短期內(nèi)被大量排出反應(yīng)器而降低生物量的情況,實驗初始沉降時間為40 min,隨后各組統(tǒng)一以每天1～2 min的梯度逐漸減少至5 min(25 d內(nèi)完成縮減),因此,沉淀時間為40～5 min。4組反應(yīng)器均運行120 d。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品測序有效性分析

為確定實驗采集樣品在進行高通量測序時的有效合理性,對所有樣品進行統(tǒng)計分析,構(gòu)建了稀釋性曲線,當曲線越趨于平坦時,說明數(shù)據(jù)越合理。所有樣品的稀釋性曲線,如圖2所示。由圖2可見,每個樣品曲線都趨于平緩,證明本次測樣數(shù)據(jù)合理有效,可以進一步實驗分析。

圖2 樣品稀釋性曲線Fig.2 Sample dilutability curve

2.2 信號分子在好氧顆粒污泥中的分布

為探究AHLs信號分子調(diào)節(jié)AGS穩(wěn)定性的機制,明確外源AHLs信號分子是否作用到微生物,以及參與了微生物活動,同時研究外源AHLs信號分子對內(nèi)源AHLs信號分子的影響。因此,在第0 d(接種污泥)、34 d(成熟期)、116 d(穩(wěn)定期)對各反應(yīng)器進行采樣檢測AHLs信號分子分布。文中將C10-HSL作為內(nèi)源AHLs信號分子作為指示,而投加的C12-HSL、C14-HSL作為外源AHLs信號分子,在未投加C12-HSL、C14-HSL的反應(yīng)器中檢測到的這兩種AHLs也能作為內(nèi)源信號分子進行分析。

信號分子的分布情況,見圖3。實驗開始時在接種污泥中均檢測到微量的C10-HSL、C12-HSL、C14-HSL,分別為353.2、104.3、1 687.2 pg/L。而投加的C12-HSL、C14-HSL的濃度為12.8、14.2 μg/L(均為50 nmol/L)。

圖3 信號分子的分布情況Fig.3 Distribution of signaling molecules

隨著實驗的進行到第34 d,各反應(yīng)器中的AHLs含量出現(xiàn)不同變化,在R1、R3反應(yīng)器中檢測到大量的C14-HSL分別為42 605、40 546 pg/L,同時內(nèi)源的C10-HSL和C12-HSL含量也得到了提升,分別升高至2 943.3、260.8 pg/L和2 359、259.2 pg/L;而R2、R4中的C12-HSL含量分別降低至49.9、20.1 pg/L,并低于絮狀污泥中的含量。R1、R3反應(yīng)器中內(nèi)源C10-HSL含量比R2、R4反應(yīng)器高,也說明C14-HSL的投加可能會促進內(nèi)源AHLs的合成、分泌。在第116 d時R1、R4反應(yīng)器中檢測到C10-HSL、C12-HSL的含量都比R2、R3反應(yīng)器中高,而C14-HSL含量相差不大。因此,可以推斷C12-HSL能維持微生物低水平合成、分泌內(nèi)源C10-HSL、C14-HSL。

AHLs的受體位于細胞內(nèi),因此對AHLs在反應(yīng)器中分布規(guī)律進行分析,可以推斷AHLs是否參與了微生物活動。由圖3a可知,內(nèi)源C10-HSL主要位于水相中,如在第34 d時R1反應(yīng)器的水相中C10-HSL含量比絮狀污泥高919.8%,在穩(wěn)定期仍比接種污泥高154.1%。相比水相中的含量,C10-HSL在泥相中的含量變化幅度小且分布少。再結(jié)合圖3b能發(fā)現(xiàn)C12-HSL也主要分布于水相中,但在第116 d時C12-HSL能較均勻的分布于水相和泥相。這說明C12-HSL進入AGS內(nèi)部,富集到微生物的細胞里。而對比圖3c可知,在35 d時有高含量C14-HSL且均勻的分布于水相和泥相,這說明C14-HSL是AGS生長和成熟期內(nèi)源合成較多的AHLs信號分子種類。

分析認為,C12-HSL會在低C14-HSL濃度時被微生物吸收至細胞內(nèi),發(fā)揮與C14-HSL類似的作用,促進內(nèi)源C10-HSL的分泌,但微生物會較先利用C14-HSL。故推斷兩種AHLs信號分子參與了微生物活動。

2.3 微生物種群多樣性變化

利用軟件平臺Uparse對樣本中16S rRNA堿基序列進行抽平、聚類分析,結(jié)果檢測到1個域、1個界、26個門、65個綱、136個目、220個科、356個屬、490個種、636個OTU (Operational taxonomic units)。在OTU分類水平上分析樣品中的Alpha多樣性,可得到相關(guān)Alpha多樣性指數(shù),如圖4所示。樣品S00的各樣品中的物種數(shù)量比其他樣品都多,說明隨著AGS的逐漸形成,反應(yīng)器中的物種多樣性在逐漸降低。

圖4 樣品中物種數(shù)量Fig.4 Number of species in these samples

Alpha多樣性指數(shù),如表4所示。其中,α1是群落豐富度指數(shù),α2是群落多樣性指數(shù),α3是群落均勻度指數(shù)。

表4 Alpha多樣性指數(shù)

α1指數(shù)表明,AGS的豐富度低于絮狀污泥。R1、R2反應(yīng)器在運行過程中物種豐富度變化較小,在第114 d時R3反應(yīng)器物種豐富度明顯增加而R4反應(yīng)器出現(xiàn)降低,這說明AHLs信號分子投加方式會引起反應(yīng)器中物種豐富度的顯著變化。由α2指數(shù)可知,第114 d時R1、R4反應(yīng)器出現(xiàn)群落多樣性相對于第34 d時進一步降低的現(xiàn)象,而R2、R3反應(yīng)器的多樣性有所回升。這說明C12-HSL的投加會降低物種的多樣性,C14-HSL則無明顯的作用;但R1反應(yīng)器的降低程度小于R4反應(yīng)器,這可能是與R1反應(yīng)器在投加C14-HSL后形成的種群結(jié)構(gòu)有關(guān)。由α3指數(shù)可知,AGS在逐漸形成過程中系統(tǒng)的不同時期的群落分布發(fā)生了變化,絮狀污泥中微生物的空間分布均勻度明顯高于AGS。反應(yīng)器R2、R3中,第114 d的物種均勻度比第34 d的物種均勻度有所升高,而在反應(yīng)器R1、R4中,第114 d的物種均勻度比第34 d的物種均勻度卻有一定程度的下降,根據(jù)各反應(yīng)器中信號分子的投加方式可知,C12-HSL可能抑制了某些微生物的生長。

綜合分析可知,AGS在形成后其微生物多樣性相比絮狀污泥會大幅度降低,C12-HSL會加劇這種變化,但是在投加C12-HSL之前先投加C14-HSL進行調(diào)節(jié),物生物多樣性下降的程度會有所緩解。

2.4 微生物物種組成

根據(jù)Alpha多樣性指數(shù)分析可知,投加外源信號分子會影響AGS的物種多樣性,這可能是其影響了AGS的群落結(jié)構(gòu)引起的,需進一步分析AGS的物種組成。AGS不同時期樣品的主成分分析,如圖5所示。其中,主成分PC1和PC2對樣本組成差異的解釋度值分別為74.15%和17.26%。樣品距離越近,說明樣品之間的物種組成越相似。

圖5 樣品主成分分析Fig.5 Principal component analysis of samples

由圖5可知,絮狀污泥樣品S00與其他時期的樣品之間距離較遠,說明AGS在形成后,微生物的種群結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化。而第34 d即成熟期樣品所在的藍色區(qū)域與第114 d即穩(wěn)定期樣品所在的綠色區(qū)域也有較遠距離,說明在AGS運行的不同階段,微生物群落結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變。在藍色區(qū)域中,S31距離S11、S21、S41最遠,而S11與S21、S41距離較近,這說明C14-HSL的投加對物種組成影響較小。在綠色區(qū)域中S12、S42距離最近,S32、S22依次遠離S12、S42,這說明C12-HSL可以定向調(diào)控AGS種群結(jié)構(gòu)變化;而S32相對于S22遠離程度小,這說明在實驗前期投加的C14-HSL會使AGS形成較穩(wěn)定的種群結(jié)構(gòu),并在后期與R2反應(yīng)器形成較大的物種差異。為進一步分析在外源信號分子影響下AGS微生物物種組成,繪制了所有樣品在屬水平的物種可視化圈,如圖6所示。

圖6 物種可視化圈圖Fig.6 Species visualization circle map

由圖6可知,在絮狀污泥(S00)中無明顯的優(yōu)勢菌屬,豐度前4的菌屬分別為norank_f_NS9_marine_group(硝化菌,9.4%)、norank_f_Saprospiraceae(腐螺旋菌,8.7%)、Hyphomicrobium(生絲微菌,8.2%)、norank_f_Caldilineaceae(嗜熱木質(zhì)纖維素溶解菌,6.9%)。在前35 d投加C14-HSL后,R1反應(yīng)器(S11)中的主要菌屬變?yōu)閗ineosphaera(動球形菌32%)、TM7a(17%)、nakamurella(中村氏菌,14%)、unclassified_f_Saccharimonadaceae(10%);R3反應(yīng)器(S31)中的主要菌屬變?yōu)閗ineosphaera(43%)、TM7a (26%)、Deinococcus(異常球菌8.9%)。未投加C14-HSL的R2 (S21)、R4 (S41)反應(yīng)器中主要菌屬分別為kineosphaera(37%)、TM7a (17%)、Deinococcus(14%)、unclassified_f_Saccharimonadaceae(7.0%)和kineosphaera(26%)、TM7a(24%)、nakamurella(10%)、Deinococcus(9.0%)。對比絮狀污泥發(fā)現(xiàn)豐度前四的菌屬占比均已低于1.0%,且在各反應(yīng)器運行至34 d時主要菌屬為kineosphaera、TM7a。結(jié)合C14-HSL的分布,發(fā)現(xiàn)各反應(yīng)器中C14-HSL濃度與nakamurella菌屬占比呈現(xiàn)正相關(guān),而與kineosphaera、TM7a菌屬占比呈現(xiàn)負相關(guān),這說明C14-HSL的作用并不能使AGS中優(yōu)勢菌屬的優(yōu)勢進一步擴大,而可能是提高一部分低豐度菌屬的占比。

在第114 d時,R1、R4反應(yīng)器中nakamurella菌屬占比分別增加至55%、62%,而R2、R3反應(yīng)器中分別增加至24%、40%,這可能是投加C12-HSL后引起的該菌屬在R1、R4反應(yīng)器中大量增殖。在R2、R3反應(yīng)器中除nakamurella菌屬成為優(yōu)勢菌外,Ottowia菌屬占比也分別增至22%、17%,而在R1、R4反應(yīng)器中處于較低水平,分別為8.8%、2.7%。因此,C12-HSL能顯著促進nakamurella菌屬而抑制Ottowia菌屬增殖,但在R1反應(yīng)器的抑制現(xiàn)象相對于R4反應(yīng)器較弱,另外豐度較低的Deinococcus菌屬受AHLs抑制現(xiàn)象與Ottowia菌屬一致。在生長期、成熟期投加C14-HSL對AGS中種群結(jié)構(gòu)變化影響較小,但會促進豐度較低的菌屬生長;而在穩(wěn)定期投加C12-HSL會顯著促進AGS中優(yōu)勢菌屬的增殖,也會抑制一部分菌屬的生長。因此,在C14-HSL、C12-HSL的調(diào)控下,反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)勢菌屬中村氏菌(nakamurella)、動球形菌(kineosphaera)豐度明顯提高,而C12-HSL和C14-HSL兩種AHLs的投加方式可促進物種多樣性的快速降低。

2.5 微生物表型

AHLs信號分子介導的是革蘭氏陰性菌群體感應(yīng),因此對測序結(jié)果進行功能預(yù)測(BugBase表型預(yù)測),可以分析外源信號分子影響下功能微生物的變化。革蘭氏陰性菌種分布,如圖7所示。

由圖7可以發(fā)現(xiàn),絮狀污泥中G-菌屬占比達到79.5%,而隨著實驗的進行各反應(yīng)器中革蘭氏陰性(G-)菌屬占比明顯減少,均減少40%左右,這說明在AGS中G-菌屬并不占據(jù)明顯豐度優(yōu)勢。對比S00和S11、S21、S31、S41發(fā)現(xiàn),絮狀污泥中優(yōu)勢G-菌屬norank_f_JG30-KF-CM45驟減,而TM7a、unclassified_f_Saccharimonadaceae在各反應(yīng)器中有不同程度的增長。結(jié)合2.2的結(jié)果發(fā)現(xiàn),絮狀污泥中三種AHLs的含量均處于低水平,而在第34 d時各AHLs含量均勻明顯的增加,這說明在形成顆粒的過程中AHLs會抑制一部分優(yōu)勢G-菌屬,如norank_f_JG30-KF-CM45、unclassified_f_Rhizobiaceae、Terrimonas等,由TM7a、unclassified_f_Saccharimonadaceae取代這些菌屬,進而完成種群結(jié)構(gòu)的改變。在第114 d時,各組反應(yīng)器中G-菌屬占比進一步降低,其中S12、S42下降最為顯著達到27%,S22下降幅度最小2.3%,TM7a、unclassified_f_Saccharimonadaceae兩種優(yōu)勢菌屬占比驟降。再結(jié)合此時4組反應(yīng)器中AHLs含量相比第34 d有所降低,而R1、R4反應(yīng)器投加有外源C12-HSL的結(jié)果,可以推斷C12-HSL會進一步抑制G-菌屬生長。未投加C12-HSL的R2、R3反應(yīng)器在第114 d時反應(yīng)器內(nèi)G-菌屬的多樣性顯著增加,R2、R3反應(yīng)器中低豐度的G-菌屬總計占比分別由6.0%、6.1%達到26.8%、18.3%。這說明當AHLs含量降低時AGS中G-菌屬受到的抑制作用減弱,而R3反應(yīng)器在生長期、穩(wěn)定期投加有C14-HSL使G-菌屬多樣性恢復能力比R2反應(yīng)器弱。C12-HSL和C14-HSL對G-菌屬的抑制可能是為促進革蘭氏陽性(G+)菌屬的增殖,以實現(xiàn)種群結(jié)構(gòu)的改變。G-菌屬占比降低對應(yīng)的是 G+菌屬的增殖,部分G+菌屬與生物膜的形成相關(guān),如圖8所示。

圖8 微生物對生物膜形成的貢獻分布Fig.8 Distribution of microbial contribution to biofilm formation

對生物膜形成貢獻大小的微生物占比圖。由圖中S00可以發(fā)現(xiàn),在絮狀污泥中的對生物膜形成貢獻最大的菌屬是G-菌屬norank_f_JG30-KF-CM45,而在反應(yīng)器運行至第34 d時,被Nakamurella、Kineosphaera兩種G+菌屬取代,并且全部對生物膜形成有貢獻的菌屬總占比出現(xiàn)降低,這可能是G-菌屬減少所導致。結(jié)合好氧顆粒污泥生長狀態(tài)發(fā)現(xiàn),G+菌屬對形成顆粒更有利,而AHLs的作用則是通過抑制G-菌屬的生長給G+菌屬提供更多的增殖條件。這也在第114 d的S12、S42得到驗證,C12-HSL再進一步抑制G-菌屬生長后,R1、R4反應(yīng)器中對生物膜形成有貢獻的全部菌屬總占比增加量比R2、R3反應(yīng)器高,而R2、R3反應(yīng)器中對生物膜形成有貢獻的菌屬,其增長的原因則是對生物膜形成有貢獻的G-菌屬增殖,如Bosea、norank_f_AKYG1722。由于Nakamurella、Kineosphaera兩種菌屬是G+菌屬,因此兩者在第34 d和第114 d的更替與AHLs含量變化不相關(guān);但這兩種菌屬的增殖與EPS的相對含量呈現(xiàn)正相關(guān)。分析可知,AHLs的作用是抑制一部分G-菌屬的生長,讓具有分泌EPS功能的G+菌屬成為優(yōu)勢菌屬,這與前述實驗結(jié)果相符,即AGS中的EPS相對含量比絮狀污泥含量高,說明G+菌屬的EPS分泌能力比G-菌屬強,而更高相對含量的EPS會使顆粒污泥更穩(wěn)定。

分析認為,在生長期、成熟期投加C14-HSL不會增強對G-菌屬的抑制,但由圖3c可知,在停止投加C14-HSL后穩(wěn)定期的R3反應(yīng)器中,仍能檢測到比R2反應(yīng)器中更高含量的C14-HSL,這說明在實驗前期投加C14-HSL可以使能分泌C14-HSL的菌屬增殖,同樣能在R1反應(yīng)器的穩(wěn)定期檢測到C14-HSL。而R4反應(yīng)器中檢測到較高含量C14-HSL則可能是與C12-HSL的投加有關(guān)。因此C14-HSL作用的G-菌屬豐度低,并不能引起顯著的種群變化。根據(jù)C14-HSL在第116 d各反應(yīng)器中分布發(fā)現(xiàn),C14-HSL分別主分布在R1、R2反應(yīng)器內(nèi)的泥相、水相中,這說明R1反應(yīng)器中C14-HSL正處于大量合成,而R3、R4反應(yīng)器中合成速率較慢。因此投加C12-HSL可以促進微生物分泌C14-HSL,經(jīng)過在生長期、成熟期投加C14-HSL調(diào)控的AGS對C12-HSL的響應(yīng)更快速。當反應(yīng)器中存在多種AHLs時,會導致部分G-菌屬的生長受到抑制,進而表現(xiàn)出的圖6結(jié)果。當C12-HSL投加一段時間后,G-菌屬豐度變化趨于穩(wěn)定,從而表現(xiàn)出圖7中S12、S42相似的分布。綜上所述,采用C12-HSL和C14-HSL兩種AHLs的投加方式可以使AGS中微生物更快響應(yīng)AHLs的調(diào)控。

3 結(jié) 論

(1)C12-HSL、C14-HSL兩種AHLs信號分子參與了AGS中微生物生命活動,并會促進微生物對內(nèi)源AHLs的合成、分泌。在第34 d時投加有C14-HSL的R1和R3反應(yīng)器中檢測到較高含量的內(nèi)源C10-HSL、C12-HSL,質(zhì)量濃度分別為2 943.3、260.8 pg/L和2359、259.2 pg/L;第116 d時僅在投加有C12-HSL的R1、R4反應(yīng)器中檢測到內(nèi)源C10-HSL,含量分別為779.6 pg/L、234.1 pg/L。同時在C14-HSL投加時,R1、R3反應(yīng)器中的內(nèi)源C12-HSL主要分布于水相中,而到停止投加C14-HSL后,在R1、R4反應(yīng)器的泥相中檢測到大量C12-HSL,這說明微生物對C12-HSL和C14-HSL的結(jié)合有順序。

(2)采用高通量測序技術(shù)進行物種多樣性分析,結(jié)果表明,C12-HSL、C14-HSL兩種AHLs中C12-HSL會顯著降低AGS的Alpha物種多樣性,而R1反應(yīng)器采用投加C12-HSL和C14-HSL兩種AHLs方式形成的好氧顆粒污泥Alpha多樣性并不能達到最低,其原因可能是穩(wěn)定期的R1反應(yīng)器內(nèi)存在經(jīng)外源C14-HSL調(diào)控過的菌屬。

(3)采用高通量測序技術(shù)進行物種組成分析,結(jié)果表明,絮狀污泥接種后在AGS中會出現(xiàn)優(yōu)勢菌屬,其中成熟期為動球形菌(kineosphaera)、TM7a菌屬,穩(wěn)定期為中村氏菌(nakamurella),這些優(yōu)勢菌屬受C12-HSL的影響程度比C14-HSL更顯著。除了C12-HSL能促進優(yōu)勢菌屬的生長,同時也能抑制如異常球菌(Deinococcus)、Ottowia等菌屬,而這種抑制現(xiàn)象在R4中最顯著,因此R4的Alpha多樣性低于R1。

(4)采用高通量測序技術(shù)進行微生物表型分析,結(jié)果表明,G+菌屬中中村氏菌(nakamurella)、動球形菌(kineosphaera)對生物膜形成的貢獻程度比G-菌屬更大,因此在AHLs的抑制作用下G-菌屬會出現(xiàn)生長繁殖速率下降。其中,C12-HSL比C14-HSL更能抑制G-菌屬的增殖,但經(jīng)外源C14-HSL在生長期、穩(wěn)定期調(diào)控后形成的AGS中會保留一部分低豐度菌屬,這些與C14-HSL調(diào)控相關(guān)的菌屬能減輕只在穩(wěn)定期投加C12-HSL引起的Alpha多樣性降低的程度。