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对于AOB的研究:结论和未来展望

从本综述可以明确看出,氨氧化细菌(AOB)拥有多种生理特性,这些特性可以在底物和氧气供应变化的环境下有利于它们的生存。此外,AOB拥有一系列酶学和分子机制,使它们能够在饥饿状态下维持细胞状态,以便在底物或氧气耗尽后,氨氧化作用可以在几分钟内以高速率重新开始。更进一步,在AOB群体内部,对高或低氨或氧浓度条件下的适应性和竞争力存在差异。此外,它们似乎能够通过细胞间信号传递相互沟通,并朝着更适宜的环境

从本综述可以明确看出,氨氧化细菌(AOB)拥有多种生理特性,这些特性可以在底物和氧气供应变化的环境下有利于它们的生存。此外,AOB拥有一系列酶学和分子机制,使它们能够在饥饿状态下维持细胞状态,以便在底物或氧气耗尽后,氨氧化作用可以在几分钟内以高速率重新开始。更进一步,在AOB群体内部,对高或低氨或氧浓度条件下的适应性和竞争力存在差异。此外,它们似乎能够通过细胞间信号传递相互沟通,并朝着更适宜的环境移动。

毫无疑问,这些特性对于自然和工程环境中AOB的生态和活性具有极其重要的意义。这对于污水处理厂(WWTPs)尤为如此,在污水处理厂中,氨氧化菌在处理含氮废水中扮演着关键角色(Mateju等人,1992年),并且经常需要应对溶解氧(DO)、温度、pH、营养供给等的变化。为了保证稳定的表现,必须在氨或氧气再次出现或氧气供应重新建立时,氨氧化细菌群体和/或氧气饥饿的种群能够在几分钟或几小时内恢复其代谢活性。因此,深入了解AOB群落和单个菌株对暂时失活的响应,可以有助于优化废水处理技术。

因此,对AOB的生存策略和饥饿响应进行更深入的研究,将有助于更好地理解物种的演化和它们在自然以及工程环境中的分布。在这方面,应当解决以下几个研究问题。应当确认[[欧亚亚硝化单胞菌(Nitrosomonas europaea)]]这一物种是否确实具有在底物供应波动的情况下良好生存的能力。应当记录并解释AOB倾向于以细胞簇形式生长的趋势。目前尚不清楚是否需要根据正常生长或休眠状态来区分维持需求。此外,尽管很明显硝化细菌能够在缺氧或厌氧条件下生存很长时间,但目前还不知道它们在这种情况下如何获取维持能量。的确,尽管唯一合理的解释可能是它们将维持能量需求降低到零,但它们仍然需要维持细胞完整性,例如通过排出有毒化合物、维持pH梯度等方式。此外,还需要确定群体感应是否确实在AOB的饥饿和恢复过程中发挥作用,以及AOB是否真的会朝着更适宜的环境移动。对自养硝化细菌和异养生物的rRNA、mRNA和酶的稳定性以及饥饿后重启代谢所需时间的更深入比较,将阐明这些方面在多大程度上允许硝化细菌比异养细菌更快地自我恢复。鉴于存在amo基因拷贝在转录/翻译调控上不严格的迹象,需要明确“强生存者”的定义:是具有低基因冗余和严格调控的菌株,还是具有高基因冗余和调控不严的菌株。至于分子方面,需要开展研究来证实多个amo基因拷贝的存在是否增强了AOB的生存能力。