中圖分類(lèi)號(hào)：X714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-3075（2025）04-0048-10

據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織2022年發(fā)布的《全球漁業(yè)與水產(chǎn)養(yǎng)殖狀況報(bào)告》顯示，2020年全球水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)到1.226億t，其中水生動(dòng)物0.875億t，預(yù)測(cè)2030年水生動(dòng)物產(chǎn)量將再增長(zhǎng) 22% ，達(dá)到1.068億t，水產(chǎn)養(yǎng)殖的增長(zhǎng)將伴隨著巨大的環(huán)境壓力（FAO，2022）。采用微藻生物技術(shù)處理水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水可實(shí)現(xiàn)資源化回收并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，其優(yōu)勢(shì)吸引了大量研究者的興趣（Hanetal，2019）。微藻是一類(lèi)具有高效光合作用的微生物，利用 CO₂ 和水中的氮磷進(jìn)行生理代謝等活動(dòng)，在回收利用工業(yè)廢水（Goswa-mietal，2021）、農(nóng)業(yè)廢水（Lietal，2024a）和城市廢水（Wangetal，2024）中有不錯(cuò)的凈化能力和資源化回收效果。

利用廢水培養(yǎng)含油微藻可以在獲得微藻油脂產(chǎn)品的同時(shí)實(shí)現(xiàn)水體的氮磷降解（呂素娟等，2011）。養(yǎng)殖尾水中氮磷濃度遠(yuǎn)低于其他類(lèi)型的廢水，有研究（Sunetal，2022）表明，池塘和工廠等養(yǎng)殖系統(tǒng)水體中氮含量為 3.60～47.60mg/L ，磷含量為 0.23～6.75mg/L 較低的營(yíng)養(yǎng)鹽將限制藻細(xì)胞內(nèi)卡爾文循環(huán)中mRNA的表達(dá)，并使代謝途徑向脂質(zhì)和脂肪酸方向轉(zhuǎn)移（Jakhwaletal，2024）。因此，利用養(yǎng)殖尾水氮磷濃度較低的特點(diǎn)更利于生產(chǎn)富含脂質(zhì)的柵藻。養(yǎng)殖尾水中土著菌群對(duì)微藻處理養(yǎng)殖廢水也有一定影響，Li等（2024b）發(fā)現(xiàn)了微藻和土著細(xì)菌之間存在穩(wěn)定的自適應(yīng)機(jī)制和協(xié)同作用。本文通過(guò)研究微藻與土著菌共培養(yǎng)模式下養(yǎng)殖尾水中氮磷降解率、胞內(nèi)外有機(jī)物質(zhì)和土著菌群的變化狀況，探究利用微藻對(duì)養(yǎng)殖尾水進(jìn)行凈化的可行性。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1尾水與藻株本研究養(yǎng)殖尾水取自上海市某南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖基地，其總氮、總磷和氨氮濃度見(jiàn)表1，氮磷比約為5.35，養(yǎng)殖尾水排放限值參照上海市養(yǎng)殖尾水排放標(biāo)準(zhǔn)（DB31/1405—2023）。采用的藻株為柵藻屬（Scenedesmussp.），此藻株是2022年10月在養(yǎng)殖尾水中分離鑒定，現(xiàn)保種在上海海洋大學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

1.1.2裝置搭建光生物反應(yīng)器（PBR）裝置由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）構(gòu)成，使用LED全光譜燈作為外部光源，設(shè)置光照強(qiáng)度為 2000lux 。將容量 10L 的PBR系統(tǒng)以 20L/min 的速率進(jìn)行曝氣，同時(shí)保持溫度為 （25±2）^°C 。試驗(yàn)過(guò)程中， pH 為 7.5±0.5 ，通過(guò)下部管道從底部收集藻類(lèi)生物質(zhì)，具體見(jiàn)圖1。

1.1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)本文設(shè)置4組平行試驗(yàn)，其中未滅菌的養(yǎng)殖尾水作為土著菌組，滅菌后的養(yǎng)殖尾水培養(yǎng)微藻作為Scenedesmussp.組，未處理的養(yǎng)殖尾水培養(yǎng)微藻作為土著菌+Scenedesmussp.組（藻菌組），利用BG11培養(yǎng)基培養(yǎng)微藻作為BG11組；前3組用于養(yǎng)殖尾水氮磷去除效果對(duì)照試驗(yàn)，后3組用于微藻胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)照試驗(yàn)。各組微藻初始生物量為 0.12g/L ，試驗(yàn)進(jìn)行 120h 。

1.2測(cè)定與分析方法

1.2.1水質(zhì)每隔 12h 從PBR裝置中取出水樣，使用紫外分光光度計(jì)測(cè)定總氮（TN）、硝氮、總磷（TP）和氨氮 （NH₄⁺–N） ，化學(xué)需氧量（COD）使用高錳酸鉀指數(shù)法，指標(biāo)測(cè)定方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì)，2002）。水質(zhì)檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了多次平行試驗(yàn)，以準(zhǔn)確評(píng)估藻類(lèi)處理技術(shù)在養(yǎng)殖廢水處理中的應(yīng)用前景，根據(jù)公式 ① 計(jì)算水質(zhì)指標(biāo)的降解效率 （η）

式中： η 為降解率； N_ι 為 t 時(shí)刻濃度， N₀ 為初始濃度，單位均為 mg/L 。

1.2.2微藻生物量將 5mL 藻類(lèi)培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移到 15mL 離心管中。使用分光光度計(jì)測(cè)量藻類(lèi)培養(yǎng)物在680nm 處的光密度 （D₀） 來(lái)確定生物量濃度，若吸光度超過(guò)2.0，將藻液稀釋后再次測(cè)定。藻菌組通過(guò)以 1250r/min 離心 3min ，藻類(lèi)細(xì)胞沉降到底部，細(xì)菌保留在懸浮液。生物質(zhì)濃度 （C_B，g/L ）根據(jù)公式② 計(jì)算：

C_B=（S×D_0，680-I）×N

式中：S是斜率，計(jì)算結(jié)果為0.501；I是 y 軸截距，計(jì)算結(jié)果為 0.007;N 是稀釋率； R²=0.992 。

1.2.3營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)碳水化合物的定量測(cè)定采用苯酚-硫酸Anthrone法，以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)（Lyuetal，2019）；蛋白質(zhì)濃度的測(cè)定采用Bradford法測(cè)定，吸光波長(zhǎng)為 595nm ，以牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)溶液（Bradford，1976）；總脂質(zhì)濃度采用氯仿：甲醇（2：1）法進(jìn)行測(cè)定（Pruvostetal，2011）。

1.2.4胞外聚合物胞外聚合物（EPS）含量由總有機(jī)碳（TOC）表征，使用TOC分析儀進(jìn)行量化，通過(guò)苯酚-硫酸法和Bradford法測(cè)定不同組的蛋白質(zhì)和多糖（Giriamp;Mukherjee，2021），并利用三維熒光光譜來(lái)比較不同組EPS樣品中有機(jī)物的種類(lèi)。具體操作如下：將藻液放入 50mL 離心管內(nèi)，用高速冷凍離心機(jī)在 4^°C F12000r/min 離心 15min 提取EPS；再通過(guò) 0.45μm 混合纖維素膜過(guò)濾上清液可獲得EPS溶液，利用TOC分析儀測(cè)定EPS含量，通過(guò)苯酚-硫酸法和Bradford法測(cè)定EPS的蛋白質(zhì)和多糖成分，使用3D-熒光光譜儀測(cè)定有機(jī)物熒光數(shù)據(jù)后導(dǎo)入Origin2022軟件制圖。

1.2.5微生物群落取藻菌組試驗(yàn)前后的2份尾水樣品置于 2mL 凍存管中，將樣品送寄予上海美吉生物有限公司進(jìn)行高通量測(cè)序，采用338F806R（338F：ACTCCTACGGGAGGCAGCAG，806R：GGAC-TACHVGGGTWTCTAAT）16SrDNA擴(kuò)增引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增。采用微生物生態(tài)學(xué)定量分析（QIIME）軟件（1.9.1版）計(jì)算微生物群落的Alpha多樣性指數(shù)，Alpha多樣性主要用于研究某一生境內(nèi)（或樣本中）的群落多樣性，可通過(guò)對(duì)一系列Alpha多樣性指數(shù)進(jìn)行評(píng)估，獲得環(huán)境群落中物種的豐富度、均勻度和多樣性等信息（Cabreros etal，2023），包括Chao、Shannon和Shannoneven。利用PCoA分析進(jìn)行Beta多樣性分析。

1.3數(shù)據(jù)處理

利用Excel和Origin2022軟件進(jìn)行單因子方差分析和繪圖， Plt;0.05 表示顯著性差異。測(cè)序數(shù)據(jù)在上海美吉生物有限公司平臺(tái)進(jìn)行分析，分析數(shù)據(jù)以平均值 ?^± 標(biāo)準(zhǔn)偏差的形式展示，統(tǒng)計(jì)差異的顯著性閾值為 5% L

2結(jié)果與分析

2.1養(yǎng)殖尾水的凈化效果

試驗(yàn)期間，養(yǎng)殖尾水中的氮磷降解情況如圖2所示，藻菌共培養(yǎng)的模式對(duì)養(yǎng)殖尾水中TN、TP和NH₄⁺ -N的降解均優(yōu)于其他組合，表現(xiàn)出良好的去除效果。

藻菌共培養(yǎng)對(duì)養(yǎng)殖尾水中TN降解效果最佳， 72h 時(shí)，TN降低至 4.63mg/L （圖2a），降解率達(dá) 71.37%± 0.02% ，這表明細(xì)菌參與了硝化與反硝化過(guò)程。Li等（2024b）研究表明，細(xì)菌在藻菌共生系統(tǒng)內(nèi)的自適應(yīng)機(jī)制和微藻的協(xié)同作用可促進(jìn)脫氮過(guò)程。與TN不同，氨氮在 72h 時(shí)，去除率達(dá)到 100% ，推測(cè)氨氮是Scenede-mussp.優(yōu)先去除的氮素。微藻對(duì)氨氮的同化作用通過(guò)谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺氧谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶/谷氨酸合酶或谷氨酸脫氫酶的途徑發(fā)生（Nagarajanetal，2019），在生長(zhǎng)和生理代謝過(guò)程中首選氮源是氨（Lietal，2022），因此藻菌共生系統(tǒng)中氨氮去除效果優(yōu)于TN。

藻菌組合和單一藻株Scenedemussp.能完全去除TP（圖2c），降解率達(dá) 100% ，降解效果優(yōu)于土著菌群，這表明Scenedemussp.在處理氮素之前就能快速去除TP，這與Zhang等（2023）的研究一致。磷元素基本上被微藻同化用于多種目的，并且主要以無(wú)機(jī)正磷酸鹽（ PO₄^3- 、 HPO₄^2- 、和 H₂PO₄^- 的形式存在（Lietal，2022）。此外，微藻可以積累細(xì)胞內(nèi)的磷作為聚磷酸鹽顆粒用于儲(chǔ)存，它是形成細(xì)胞成分如磷脂、DNA、RNA和ATP所不可或缺的，這些成分對(duì)涉及能量轉(zhuǎn)移和核酸合成的代謝途徑至關(guān)重要（Dyhrman，2016），這些解釋了藻菌共生系統(tǒng)對(duì)磷的有效吸收以及利用微藻處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的實(shí)用性。

2.2養(yǎng)殖尾水對(duì)微藻胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的影響

養(yǎng)殖尾水和土著菌群落可以促進(jìn)Scenedemus sp.脂質(zhì)的積累。從圖3可看出，利用養(yǎng)殖尾水培養(yǎng)Scen-edemussp.的脂質(zhì)含量分別為 30.23% 和 38.34% ，顯著高于BG11培養(yǎng)基的 15.23% ；兩組的蛋白質(zhì)含量 （30.24% 28.31% 和碳水化合物含量 （15.32%，12.41%） ，均低于BG11組 （33.64%，18.65%） 。養(yǎng)殖尾水中的氮磷含量遠(yuǎn)低于BG11培養(yǎng)基，較低的營(yíng)養(yǎng)鹽限制了卡爾文循環(huán)中mRNA的表達(dá)，并使代謝途徑向脂質(zhì)和脂肪酸方向轉(zhuǎn)移（Jakhwaletal，2024）。相較于單一藻株Scenedemus sp.，藻菌組合的脂質(zhì)含量增加了 8.11% ，這表明了養(yǎng)殖尾水中含有促進(jìn)Scenedemussp.積累脂質(zhì)的菌種，藻菌間的相互作用影響了藻細(xì)胞中脂質(zhì)的含量（Cao，2024）。

2.3生物量及胞外聚合物變化

在養(yǎng)殖尾水處理過(guò)程中，“Scenedemussp. + 土著菌”組的微藻生物量在培養(yǎng) 120h 后可達(dá) 1.84g/L （圖4a），其生長(zhǎng)趨勢(shì)明顯優(yōu)于單一培養(yǎng)，在共培養(yǎng)模式下藻菌的互作機(jī)制有助于藻細(xì)胞的增值（Chenetal，2019）。Scenedemussp.和土著菌群共培養(yǎng)模式下的總胞外聚合物在 120h 為 8.75mg/L （圖4b），其含量明顯高于單一培養(yǎng) （Plt;0.05） 。胞外聚合物作為微藻和細(xì)菌生長(zhǎng)過(guò)程中重要的代謝產(chǎn)物，其成分和比例能夠直接反映藻菌的生理狀態(tài)和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。胞外聚合物含量升高，可為微生物群落提供穩(wěn)定的場(chǎng)所和有機(jī)質(zhì)來(lái)源（Huangetal，2015;Jinetal，2023）。如圖4c所示，本研究主要表現(xiàn)為胞外聚合物中蛋白質(zhì)成分上升。

通過(guò)3D-EEM熒光光譜儀進(jìn)一步鑒定（圖5a＼～c），發(fā)現(xiàn)藻菌共培養(yǎng)體系（圖5c）相較于土著菌和單藻體系（圖5a、5b），區(qū)域V對(duì)應(yīng)的類(lèi)酪氨酸芳香族蛋白質(zhì)和類(lèi)色氨酸芳香族蛋白質(zhì)的熒光峰值范圍和強(qiáng)度增加。與微生物相關(guān)的區(qū)域I、Ⅱ和Ⅲ的熒光峰值范圍和強(qiáng)度也隨時(shí)間增加，它們分別與微生物產(chǎn)物、富里酸類(lèi)物質(zhì)和腐殖酸類(lèi)有機(jī)物有關(guān)（Dingetal，2022）。

2.4土著菌群落變化

2.4.1細(xì)菌群落多樣性及結(jié)構(gòu)特征本研究通過(guò)Chao、Shannon和Shannoneven指數(shù)對(duì)處理前后的養(yǎng)殖尾水細(xì)菌群落進(jìn)行定量分析，結(jié)果如圖6a＼～c所示，Chao和Shannon指數(shù)顯著下降 （Plt;0.05） ，細(xì)菌群落豐富度和多樣性下降，Shannoneven指數(shù)無(wú)顯著性差異，說(shuō)明了Scenedemussp.處理養(yǎng)殖尾水時(shí)，會(huì)降低土著菌群的豐富度和多樣性。另外，通過(guò)Beta多樣性分析（圖6d）可以看出土著菌群組成出現(xiàn)明顯差異。

通過(guò)高通量測(cè)序分析，研究了養(yǎng)殖尾水藻菌共生系統(tǒng)中細(xì)菌群落組成的變化。養(yǎng)殖尾水處理前的細(xì)菌群落組成如圖6e所示，優(yōu)勢(shì)菌群在門(mén)級(jí)別為擬桿菌門(mén)（Bacteroidota）、變形菌門(mén)（Proteobacteria）和厚壁菌門(mén)（Frimicutes），豐度分別為 47.55%，16.78% 和14.69% ，優(yōu)勢(shì)菌群在門(mén)級(jí)別分類(lèi)與Sun等（2020）、曲疆奇等（2023）和Liu等（2024）研究結(jié)果一致。處理后的細(xì)菌群落組成如圖6f所示，擬桿菌門(mén)、變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)豐度分別為 5.10%.59.03% 和 3.55% ，另外藍(lán)細(xì)菌門(mén)（Cyanobacteria）豐度增加為 26.42% ，也成為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)。試驗(yàn)表明，Scenedemussp.處理養(yǎng)殖尾水過(guò)程中，擬桿菌門(mén)和厚壁菌門(mén)豐度顯著下降，分別降低 42.45% 和 11.14% ；變形菌門(mén)和藍(lán)細(xì)菌門(mén)分別上升 42.25% 和 22.1% ，成為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)。

2.4.2優(yōu)勢(shì)菌與水質(zhì)因子相關(guān)性屬級(jí)別優(yōu)勢(shì)菌試驗(yàn)前后變化情況如圖7a和圖7b所示，優(yōu)勢(shì)菌屬Chlo-robium和Trichococcus的相對(duì)豐度下降，尤其是Chlorobium的相對(duì)豐度從 44.26% 下降到 0.04% ，Trichococcus的相對(duì)豐度從 7.73% 下降到 2.06% ，試驗(yàn)結(jié)束后Porphyrobacter和norank_f_norank_o_Chlo-roplast成為優(yōu)勢(shì)菌屬，相對(duì)豐度為 57.11% 和10.63% ，分別增加了 52.69% 和 6.35% 。任子安（2024）研究表明，Porphyrobacter菌屬可以使微藻表現(xiàn)出更好的生長(zhǎng)和油脂積累特性，這解釋了上述藻菌模式下Scenedemussp.脂質(zhì)積累增加的原因。另外，出現(xiàn)新菌屬Hydrogenophaga（相對(duì)豐度 8.57% 和Fontibacter（相對(duì)豐度 3.48% ）。

通過(guò)Spearman相關(guān)性分析影響環(huán)境變量的關(guān)鍵物種，結(jié)果如圖7c所示，優(yōu)勢(shì)菌屬Porphyrobacter和Hydrogenophaga與TP具有顯著負(fù)相關(guān)性 （Plt;0.05） ，另外，附生菌Fontibacter與TN、TP、COD和 NH₄⁺ -N都具有顯著負(fù)相關(guān)性（ _{（Plt;0.05）} ，推測(cè)Porphyrobacter、Hydrogenophaga和Fontibacter在養(yǎng)殖尾水處理過(guò)程中成為主導(dǎo)菌群，加快了養(yǎng)殖尾水的處理效率。

3討論

3.1微藻-土著菌對(duì)養(yǎng)殖尾水的凈化效果

微藻借助光合作用釋放氧氣，為細(xì)菌的異化作用提供必要條件，而細(xì)菌吸收有機(jī)質(zhì)釋放的二氧化碳則被微藻重新利用，這一循環(huán)機(jī)制有效減少了溫室氣體排放，體現(xiàn)了藻菌共生的環(huán)境效益（Jinetal，2023）。如表2所示，相較于人工構(gòu)建的藻菌系統(tǒng)，采用微藻與土著菌的自然共生模式在處理水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水方面展現(xiàn)出更優(yōu)的性能，特別是在去除總氮（TN）、總磷（TP）和氨氮 （NH₄⁺–N） 等關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)鹽方面。根據(jù)本研究結(jié)果（圖2a＼～c），藻菌共培養(yǎng)體系可在 72h 達(dá)到上海市養(yǎng)殖尾水排放標(biāo)準(zhǔn)（DB31/1405—2023）。微藻-土著菌共培養(yǎng)策略無(wú)需額外添加菌種，通過(guò)自然選擇形成微藻主導(dǎo)下的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，利用原水中促進(jìn)微藻生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)菌群，不僅提升了營(yíng)養(yǎng)鹽的去除效率，還增加了藻類(lèi)生物量。Bhatt等（2024）的研究表明，在Chlorellavulgaris與土著菌群共同作用下，蝦類(lèi)養(yǎng)殖尾水的總氮和總磷去除率分別高達(dá)90.00% 和 99.00% ，這與本研究在低氮磷含量尾水深度處理方面的結(jié)果一致。Cao等（2024）通過(guò)未滅菌養(yǎng)殖尾水培養(yǎng)Scenedemus sp.藻株，實(shí)現(xiàn)了 1.10g/L 的藻類(lèi)生物產(chǎn)量，而本研究中微藻-土著菌共培養(yǎng)模式下的最高藻類(lèi)生物量更是達(dá)到了 1.84g/L ，進(jìn)一步證實(shí)了該策略在實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖尾水資源化利用方面的可行性。本研究中的微藻-土著菌共培養(yǎng)是在柱狀光生物反應(yīng)器（見(jiàn)1.1.2）中實(shí)施的，其中光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)的處理效能及藻類(lèi)生物量生產(chǎn)具有顯著影響。未來(lái)研究將聚焦于優(yōu)化光生物反應(yīng)器的運(yùn)行參數(shù)，以期進(jìn)一步提升尾水處理效率和藻類(lèi)生物量的產(chǎn)出。

3.2養(yǎng)殖尾水和土著菌對(duì)微藻脂質(zhì)積累的影響

根據(jù)Stumm的微藻細(xì)胞經(jīng)典公式C₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P 提供的最佳N：P為7.2（Jinetal，2023），本研究中養(yǎng)殖尾水的初始氮磷比（5.35）并未對(duì)Scenedemussp.的生長(zhǎng)構(gòu)成負(fù)面影響，在培養(yǎng) ^72h 后，水體中的磷被完全消耗，Scenedemussp.在磷缺乏的環(huán)境中繼續(xù)生長(zhǎng)。Muhlroth等（2017）的研究表明，在磷酸鹽限制條件下，卡爾文循環(huán)相關(guān)基因的mRNA表達(dá)水平顯著下調(diào)，代謝途徑向脂質(zhì)和脂肪酸方向轉(zhuǎn)移，細(xì)胞內(nèi)磷脂分解為甘油醛3-磷酸（G3P）、脂肪酸合成酶（FAs）和甘油二酯（DAG），用于合成三酰甘油（TAG）和半乳糖脂，同時(shí)增加不含磷的脂質(zhì)[如甜菜堿脂（DGTS）、二酰甘油硫代糖脂（SQDG）]以替代含磷脂質(zhì)。在培養(yǎng) 120h 后，養(yǎng)殖尾水中的Scenedemussp.脂質(zhì)含量顯著提升，且藻菌組合體系下的脂質(zhì)含量相較于單一藻株增加了 8.11% 這一增長(zhǎng)可能歸因于Porphyrobacter和Hydroge-nophaga成為優(yōu)勢(shì)菌群。Li等（2024b）研究表明微藻-土著菌深度處理廢水時(shí)，土著菌可以通過(guò) Fe³⁺ 維生素和植物激素來(lái)促進(jìn)微藻脂質(zhì)的積累，本研究代謝功能相關(guān)基因表達(dá)豐度如圖8所示。水體中的Fe³⁺ 可以通過(guò)細(xì)菌的鐵載體還原成可供微藻吸收的Fe²⁺ ，促進(jìn)微藻代謝和加速脂質(zhì)積累（Aminetal，2009）。細(xì)菌可以通過(guò)分泌維生素 B₁₂ 生物分子參與脂肪酸的合成代謝和脂質(zhì)的積累（Croftetal，2005）。細(xì)菌利用內(nèi)源性色氨酸（Trp）作為吲哚-3-乙酸（IAA）生物合成的前體以及分泌IAA，IAA使微藻的3-磷酸甘油酯（3-PGA）被引導(dǎo)進(jìn)入脂質(zhì)的合成。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中低營(yíng)養(yǎng)鹽和土著菌有利于 Scenedemus sp.脂質(zhì)含量的增加。另外，藻菌培養(yǎng)模式下胞外聚合物可達(dá) 8.75mg/L ，遠(yuǎn)高于單一藻株或土著菌群培養(yǎng)，代謝可溶性微生物產(chǎn)物和芳香蛋白明顯增加，這與變形菌門(mén)和Scenedemussp.的相互作用有關(guān)，變形菌門(mén)的成膜機(jī)制促進(jìn)了微藻-細(xì)菌絮凝物的形成，增強(qiáng)了生物量收獲。

3.3微藻對(duì)土著菌群落的影響

Scenedemussp.在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)對(duì)土著菌群的結(jié)構(gòu)與組成產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致土著菌群的豐富度和多樣性有所降低，同時(shí)篩選出對(duì)其生長(zhǎng)有利的菌種，建立起長(zhǎng)期穩(wěn)定的協(xié)同適應(yīng)關(guān)系。在養(yǎng)殖尾水中，土著菌群主要由擬桿菌門(mén)、變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)構(gòu)成。與原始污水相比，在降解過(guò)程中，擬桿菌門(mén)和厚壁菌門(mén)的豐度有所下降，特別是Chlorobium和Trichococcus的相對(duì)豐度顯著降低。已有研究表明，這些菌種能參與硝化和反硝化過(guò)程（Zhangetal，2021），因此它們可能與Scenedemussp.競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)殖尾水中的氮資源。而Scenedemussp.可能通過(guò)釋放溶解氧，對(duì)這兩種菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。變形菌門(mén)成為優(yōu)勢(shì)菌門(mén)主要是由于Porphyrobacter的顯著增加。據(jù)任子安（2024）研究顯示，藻菌共生模式下處理廢水時(shí)，Porphyrobacter可以成為優(yōu)勢(shì)菌，并有助于促進(jìn)微藻的生長(zhǎng)和脂質(zhì)積累。在本研究的后期階段，Porphyrobacter成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌種（相對(duì)豐度達(dá)57.11% ）。Scenedemussp.在生長(zhǎng)過(guò)程中還會(huì)提高水體中胞外聚合物的含量，富含蛋白質(zhì)和多糖的胞外聚合物為Porphyrobacter的生長(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。另外，Porphyrobacter與水質(zhì)因子COD呈顯著負(fù)相關(guān)性 （Plt;0.05） （圖7c），藻菌共培養(yǎng)模式下對(duì)COD的去除效果主要依靠菌的作用（馬瑞陽(yáng)等，2019），Porphyrob-acter屬于變形菌門(mén)，常在各類(lèi)廢水中檢測(cè)出，并參與有機(jī)物的去除（Renetal，2019；Chenetal，2023），因此，推測(cè)本研究養(yǎng)殖尾水中COD的去除與Porphyro-bacter相對(duì)豐度增加相關(guān)。

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（責(zé)任編輯熊美華）

Aquaculture Tailwater Treatment with a Microalgae-Indigenous Bacteria Co-culture

LING Yun1，LI Miaoxin1， ZHOU Yingxian1， SUN Zheng2

（1. College of Oceanography and Ecological Science， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306，P.R. China; 2. College ofFisheries and Life Science， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306，P.R.China）

Abstract： In this study， we investigated nitrogen and phosphorus removal eficiency， extracellular polymeric substances，and the indigenous bacterial community in aquaculture wastewater with aco-culture of microalgae and indigenous bacteria and characterized tailwater after treatment with this co-culture system.We aimed to assess the feasibility of utilizing microalgae for purification of aquaculture wastewater. A strain of the green microalgae Scenedesmus sp.， isolated from aquaculture wastewater， was selected for study，and four treatment groups were prepared： indigenous bacteria without Scenedesmus sp. in untreated aquaculture wastewater; Scenedesmus sp. cultivated in sterilized aquaculture wastewater; indigenous bacteria+Scenedesmus sp. cultivated in untreated aquaculture wastewater; Scenedesmus sp.cultivated in BGll growth medium.The first three treatments were used to compare nitrogen and phosphorus removal from aquaculture wastewater，and the latter three treatments were used to compare intracelular nutrients of macroalgae. The initial biomass of microalgae for all groups was 0.12g/L ，and the experiment lasted for 120h . The removal rates of total nitrogen， total phosphorus and ammonia nitrogen in the indigenous bacteria+Scenedesmus sp. group was higher than in the other two treatments， with respective removal rates of 71.37% ， 100% and 100% ，all meeting the discharge standard for aquaculture wastewater.When culture tailwater replaced the BG11 medium，the lipid content of Scenedesmus sp.increased， with lipid contents of 30.23% in the Scenedesmus sp. group and 38.34% in the co-culture group of indigenous bacteria+Scenedesmus sp.，significantly higher （Plt;0.05） than the 15.23% in the BG1l group. The lipid content in the co-culture group was 8.11% higher than in the algae group indicates that the algae-bacteria interaction increased the lipid content of algae cells.In the co-culture， Scenedesmus sp.reduced the richness and diversity of the indigenous bacteria community， decreasing the relative abundance ofBacteroidota （relative abundance 47.55% ）and Firmicutes （relative abundance 14.69% ） in the aquaculture wastewater，and Porphyrobacter （relative abundance 57.11% ）became the dominant species.The results of this study provide a theoretical basis and a general procedure for treating aquaculture tailwater with microalgae to attain a circular economy in aquaculture.

Key words： Scenedesmus sp.; aquaculture tailwater; extracellular polymeric substances; indigenous bacterial community