奥奈达希瓦氏菌纳米线的生长机理及其产电性能研究

纳米线是最近发现的奥奈达希瓦氏菌电子传递的新机制。本项目拟研究奥奈达希瓦氏菌气液界面生物膜细胞中纳米线的生长机理及其对电子传递的影响规律。包括：研究在有氧静置培养条件下，氧浓度、pH、温度、营养条件以及用炭纤维纸作挂膜载体等条件对纳米线生长及其尺寸、附着形态、元素组成、导电性能等方面的影响规律；利用转座子对希瓦氏菌菌株进行全基因组随机突变，筛选与纳米线形成相关的突变株，构建纳米线形成相关的基因网络；利用同源重组方法，构建与纳米线形成相关关键基因的读码框内缺失突变株，并从细胞、生理生化、分子、基因等多个层面阐明纳米线的功能和形成机制；探明纳米线对电子传递和产电性能的作用规律。本项目的完成，可望进一步丰富奥奈达希瓦氏菌电子传递理论，为提高该菌在燃料电池产电和污水处理等方面的效率提供理论支撑。

细菌能利用表面产生的纳米线进行远距离电子传递，但有关纳米线组成、形成机制、生理作用等方面的研究还处于起步阶段。本项目研究了奥奈达希瓦氏菌气液界面生物膜细胞中纳米线的生长，发现在有氧静置培养状态下，氧气、pH、温度、营养条件、炭纤维纸等影响纳米线的生长；纳米线的尺寸、附着形态、元素组成与培养条件相关。利用转座子对希瓦氏菌菌株进行全基因组随机突变，筛选了与纳米线形成相关的几株突变株，它们不同程度的影响纳米线的形成。采用基因突变等技术和微生物生理学等方法，进一步探明了纳米线与细胞运动性、电子传递和产电性能的作用规律。研究丰富奥奈达希瓦氏菌电子传递理论，为提高该菌在燃料电池产电和印染污水处理的效率提供理论支撑。