活性污泥系统中旋轮虫分泌物对细菌絮凝性的影响及其作用机制

Philodina sp. is one kind of common bdelloid rotifer in the activated sludge system, which having the function to promote flocculability of bacteria by its secretion according to our previous research results. Based on our previous research results and literature investigations, this research project put a hypothesis that bacteria can sense the predator’s chemical signals containing in bdelloid rotife’s secretion and take defense actions, such as aggregation or speeding propagation, against predators by quorum sensing, which shows on bdelloid rotifer’s secretion having the function to increase the flocculability of bacteria. This research project will be help to understand functions of bdelloid rotifers in activated sludge system, as well as research on the relationship of predation between microbes and microfauna. Also, this research project will search for some natural substances or chemical reagents to replace bdelloid rotifer’s secretion in order to develop a new technique about using the beneficial functions of bdelloid rotifer in activated sludge.

旋轮虫是活性污泥系统中常见的一种蛭形轮虫，具有提高活性污泥絮凝性的作用。本研究项目的前期研究已明确旋轮虫是通过其分泌物促进细菌絮凝性，但这种促进作用的机制尚不清楚。本研究项目在前期研究和文献调研的基础上，提出可能的机制是蛭形轮虫分泌物中含有细菌能够感知的来自捕食者的化学信号物质，细菌通过群体感应系统调控自己的种群行为，采用群体聚集和加快繁殖的抗捕食策略，从而表观上显示出旋轮虫分泌物提高了细菌絮凝性。开展本研究项目，将有助于对蛭形轮虫在活性污泥系统中的功能的了解，以及有关微生物与微型动物之间的捕食与反捕食关系等研究。本研究项目还将对旋轮虫分泌物的组分和结构进行分析，探寻可替代旋轮虫分泌物的天然物质或化学试剂，为开发以发挥蛭形轮虫有益作用为特点的新技术打下基础。

旋轮虫是活性污泥系统中常见的一种蛭形轮虫，具有提高活性污泥絮凝性的作用。本项目为了揭示旋轮虫的作用机制，开展了一系列的研究，获得的主要研究结果包括：1）明晰了旋轮虫及其分泌物均对活性污泥的沉降性有影响，且影响程度相近，因此可以推论旋轮虫对活性污泥沉降性的影响，主要是通过其分泌物产生影响；2）明确了旋轮虫对活性污泥沉降性的影响在于旋轮虫对活性污泥中细菌的影响；3）确定了旋轮虫及其分泌物对细菌的生长和絮凝性均有促进作用，但作用的程度与细菌固有的生长速率和絮凝度成反比；4）通过红外、紫外、色谱分析，明晰了旋轮虫分泌物的主要成分是L-鼠李糖等7种单糖，使用这些单糖在一定程度上提高了细菌的絮凝性；5）明确了旋轮虫分泌物对铜绿假单胞菌具有促进细菌生长、提高细菌EPS中与细菌絮凝性相关的蛋白质含量、提高细菌生物膜形成活性等作用；6）揭示了铜绿假单胞菌在旋轮虫分泌物的作用下增加了群体感应信号分子C4-HSL含量、但减少了3-oxo-C12-HSL含量，并同时确定了旋轮虫分泌物影响了细菌群体感应系统的基因转录表达水平，由此可以推测旋轮虫促进细菌絮凝性的机制是由于细菌作为被捕食者感知到旋轮虫分泌物后、为了抵抗捕食者旋轮虫的捕食、而通过群体感应体系进行群体絮集。本项目的研究结果不仅有助于理解旋轮虫等微型动物在污水生物处理中的作用机制，为建立利用微型动物特殊作用的生物处理新技术提供科学依据；并可为开展自然界中细菌与微型动物之间关系的研究提供新思路。