厌氧氨氧化菌的代谢途径及其关键酶的研究进展_周英杰.pdf

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1、生态学杂志ChineseJournalofEcology2012，31(3):738－744*厌氧氨氧化菌的代谢途径及其关键酶的研究进展＊＊周英杰王淑梅张兆基陈少华(中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室，福建厦门361021)摘要作为新型生物脱氮工艺的代表，厌氧氨氧化反应的代谢功能菌———厌氧氨氧化(Anammox)菌也逐渐成为研究的热点。本文介绍了10种Anammox菌的发现过程，阐述了Anammox菌的关键酶的研究进展。通过对Candidatus“Brocadiaanammoxidans”和Candi

2、da-tus“Kueneniastuttgartiensis”菌的代谢途径的分析和推理，综述了化学计量模型、生化反应模型和能量代谢模型，并提出了一种可能存在的基于关键酶的厌氧氨氧化菌微界面代谢新途径。关键词厌氧氨氧化菌;代谢途径;羟胺氧化还原酶(HAO);联氨氧化酶(HZO)中图分类号S963文献标识码A文章编号1000－4890(2012)3－0738－07Metabolicpathwaysofanammoxbacteriaandrelatedkeyenzymes:Areview．ZHOU＊＊Ying-jie，WA

3、NGShu-mei，ZHANGZhao-ji，CHENShao-hua(KeyLaboratoryofUrbanEnvironmentandHealth，InstituteofUrbanEnvironment，ChineseAcademyofSciences，Xiamen361021，Fujian，China)．ChineseJournalofEcology，2012，31(3):738－744．Abstract:Asarepresentativefornewtypebiologicaldenitrogenation

4、，thefunctionalbacteriaofautotrophicanaerobicammoniumoxidation(Anammox)graduallybecomearesearchhotspot．ThispaperintroducedthediscoveryoftenspeciesAnammoxbacteriaandtheresearchprogressoftheirkeyenzymes，reviewedthestoichiometricmodel，biochemicalreactionmodel，anden

5、ergymetabolismmodelthroughtheanalysisandreasoningofthemetabolicpathwaysofCandidatus“Brocadiaanammoxidans”andCandidatus“Kueneniastuttgartiensis”，andproposedapossiblemicro-interfacemetabolicpathwayofAnammoxbacteriabasedontheirkeyenzymes．Keywords:Anammox;metabolic

6、pathway;hydroxylamineoxidoreductase(HAO);hydrazine-oxidizingenzyme(HZO)．脱氮工艺已成为控制水污染、保护水环境的重期相对较长(倍增时间约11d)(Strousetal．，要研究课题，也是污水深度处理研究中的核心问题1998)，富集Anammox菌需要很长的时间，且对环境之一(Ahn，2006)。厌氧氨氧化(anaerobicammonia条件要求苛刻，这严重制约了Anammox工艺的大规oxidation，Anammox)是指在厌氧条件下，Anam

7、mox模应用。为此，研究人员对Anammox菌的种类、代+菌以亚硝酸根为电子受体，直接将NH4转化为N2谢途径以及关键功能酶进行了深入研究，这些研究(Strousetal．，2006)。Anammox不仅对海洋环境的成果将有助于推动Anammox工艺在水处理中的推氮循环发挥着举足轻重的作用(Arrigo，2004)，在污广和应用。水处理中，Anammox工艺也是重要的生物脱氮工艺1Anammox菌之一(vanderStaretal．，2007;Kartaletal．，2010)。与传统的硝化-反硝化工艺相比，它不需要

8、外加有机Anammox反应器的启动过程实质上是Anam-碳源进行反硝化，污泥产量少，节省大量的运行费用mox菌的活化和富集过程，因此，研究Anammox菌(Jettenetal．，1997)。但是，Anammox菌的世代周至关重要。近年来，Anammox菌得到了深入的研*厦门市科技计划项目(3502Z20102016，3502Z20100134