第九届青年地学论坛

      在自然水体中，死微藻可以促进厌氧还原过程，以往研究将其归因于死微藻分解为其他微生物提供的营养物质。然而，以前的报道没有考虑到死亡的微藻也可能作为光敏剂驱动微生物还原过程。在本课题中，我们证明了死亡微藻和能够进行胞外电子转移的电活性微生物之间存在光电协同关系。在纯菌体系中，死亡的近头状尖胞藻Raphidocelis subcapitata在光照下能使硫还原地杆菌Geobacter sulfurreducens的厌氧生物还原速率增加两倍，这表明从照射死亡微藻产生的光电子被转移到具有胞外电子转移能力的微生物中。同样地，在混菌湖水体系中，当死亡微藻被光照射时，湖水的生物还原也得到了增强，这表明具有胞外电子转移能力的电活性微生物是自然存在的，这种现象在生态系统中很常见。
      死亡微藻细胞内的铁氧还原酶-NADP⁺-还原酶失活，而光合色素特别是叶绿素仍然保持活性，使光电子的产生和转移成为可能。通过蛋白酶K、突变株及RNA丰度实时荧光定量实验证明，电活性微生物的外膜细胞色素、导电菌毛等蛋白、分泌的胞外电子穿梭体均在死亡微藻和电活性微生物间的光电子传递中起重要作用，而复杂水体中的碳微粒（0.2~2 mg/L）生、醌类物质（2~10 μmol/L）亦能加强光电子在两者间的传递，进而促进厌氧生物还原反应的进行。
      综合以上结果表明，在自然生态系统中，死亡微藻和电活性微生物共同介导的生物光电电化学过程可能为生物还原现象的能量学增加一个重要组成部分，特别是在微藻丰富的环境中。研究结果可为深入理解死亡微藻对环境生物化学反应的影响提供科学依据，并为研发“光-电-微生物”交互强化污染物治理工艺提供技术支撑。
 

电活性菌,光电子,微藻；,胞外电子传递,光合色素