摘要
[【养鱼学而记】缺氧和缺氨氮条件下氨氧化菌(AOB)的生存 - 知乎 (zhihu.com)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/661316191)
> 本文是对文章：https://academic.oup.com/femsec/article/58/1/1/468326 的充分解读，足够帮助我们了解AOB在缺乏氨氮、氧气时的代谢状况和种群规模。
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对养鱼者的启发
总结一下该课题的研究对我们养鱼爱好者的启发：
• 硝化系统的建立要筛选出更适合我们鱼缸里氨氮变化情况的菌种来；
• 商品硝化细菌可能会引入更优质的AOB品系，它们或许对突如其来的大量氨氮应对启动时间更短，或者在经历长时间低氨氮、低氧气的环境中生存更久，这有助于长久的保存它们。
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在大多数自然环境中以及工程化环境中，如废水处理厂，氨氧化细菌（AOB）会经历底物浓度的波动。一些生理特性，如低维持能量需求和衰减率、细胞间通讯、细胞移动性、稳定的酶和RNAs，可能使AOB在不利条件下维持自身。本综述探讨了AOB是否具备这些特性，以及这些特性如何在饥饿期间为它们提供相对于异养细菌等竞争生物的优势。此外，在AOB群体内部，对高或低氨或氧气浓度条件的适应性和竞争力存在差异。因为这些发现对于理解和活动在自然和工程化环境中的AOB的生态学具有重要意义，结论部分旨在提出未来的研究目标，这些目标可能澄清未解决的问题，从而为氨氧化菌的生态学和活动的一般知识做出贡献。
引言
在自然环境中，微生物会经历
• 底物过量
• 底物限制
• 真正饥饿
的交替周期。这对于氨氧化细菌（AOB）来说无疑是如此。AOB会面临由于与
• 异养细菌
• 植物
竞争氨而导致的氨供应不足的时期。据假设，AOB对氨和氧的亲和力低于^+$同化异养生物，因此它们在氨的竞争中较弱，因为据报道，在C/N比值高于10时，自养氨氧化活性会受到异养微生物（例如Arthrobacter globiformis、Thiosphaera panthotropha）的抑制。此外，在许多生态系统中，由于氮输入低或矿化速率低，氨的可用性受到限制。此外，在生理相关的pH值（pH 6-8）下，–NH_4^+$平衡主要偏向于氨（^+$）而非氨气（$）。氨被认为是化能自养氨氧化的底物。因此，AOB必须忍受自然界中的饥饿时期。因此，AOB必须获得一系列生理、酶和分子机制，使它们能够在底物耗尽的时期生存，并保持其氨氧化活性，以捕获可变量的可用氨，以维持其生物量。
早期的综述，涉及AOB的饥饿和营养限制问题。自那时起，关于这个主题的几项研究集中在了动力学参数、AOB产率和衰减、生理响应和分子生物学方面。这些研究的结果将被回顾和讨论。强调了AOB应对饥饿的生理适应，因为这些是决定AOB物种演化和它们在自然和工程化环境中分布的关键特征。例如，依赖于AOB活性的废水处理厂，其特点在于溶解氧（DO）和营养供应的变化。处理厂的性能将取决于AOB在这些条件下维持自身的能力。
AOB在不同环境下的行为
![[AOB的生存之道.jpeg]]
没有氨或氧气限制的情况下有利于氨氧化细菌的生存
• （a）在缺氧条件下，AOB可能会从[[0. 氮循环：氨氮的氧化--硝化作用（Nitrification）]]转变为[[0. 氮循环：脱氮--反硝化作用（Denitrification）]]或[[0. 氮循环：氨氮和亚硝酸盐直接反应 --厌氧氨氧化（Anammox）]]；
• （b）AOB的酶和RNAs（或“管家”工具，位于左侧）比异养生物的（位于右侧）更稳定，因此一旦营养物重新出现，AOB仍能坚强生存；
• （c）在具有高溶解氧（DO）梯度的静态系统中，AOB通过受限氧气的自养硝化和反硝化作用产生$气体气泡，并利用这些气泡从低DO区域移动到高DO区域；
• （d）低衰减率和低维持能量需求使AOB能够在长期饥饿期间生存；
• （e）与对氨有高亲和力的AOB菌株相比，对氨有低亲和力的AOB菌株需要更高的^+$浓度；
• （f）AOB的群体感应或细胞间通讯可能会启动在饥饿期间生存涉及的信号通路。
细节
[[AOB：自然和工程化环境中化能自养氨氧化细菌的谱系]] [[AOB：氨和氧气饥饿对AOB群落的影响]] [[AOB：氨和氧气限制对AOB群落的影响]] [[0. AOB的生物动力学和分子特性]] [[对于AOB的研究：结论和未来展望]]