假单胞菌HE-16的异养硝化和好氧反硝化作用：在氮和磷去除方面的性能与机制

摘要

为了获得高效的同步氮磷去除（SNPR）微生物资源，从中国营口污水处理厂的好氧池中分离并筛选出了假单胞菌属HE-16菌株。本研究首次系统地研究了该菌株的好氧氮（N）和磷（P）去除性能、代谢途径及其基因组特征。结果表明，HE-16菌株具有强异养硝化、好氧反硝化和好氧磷去除能力，对NH₄^⁺–N、NO₃^⁻–N、NO₂^⁻–N和PO₄^3⁻–P的去除效率很高。通过Plackett–Burman设计、最速上升实验和响应面方法（RSM）优化了包括碳源、C/N比、P/N比、pH值、温度、摇动速度和接种量在内的环境因素，从而确定了最佳条件。最佳条件为C/N比7、pH值7、温度34.15 ℃、摇动速度140.27 r/min。在最佳条件下，NH₄⁺–N和PO₄^3⁻–P的去除效率分别在6小时内达到56.24 ± 1.37%和77.18 ± 0.65%。全基因组测序结合功能基因注释阐明了氮和磷去除的分子机制。与传统HN-AD菌株（C/N比7–9）相比，HE-16菌株在低C/N比条件下具有更强的实际应用潜力，而大多数报道的HN-AD菌株的C/N比均高于此值。

图形摘要

此图片的替代文本可能是由AI生成的。

为了获得高效的同步氮磷去除（SNPR）微生物资源，从中国营口污水处理厂的好氧池中分离并筛选出了假单胞菌属HE-16菌株。本研究首次系统地研究了该菌株的好氧氮（N）和磷（P）去除性能、代谢途径及其基因组特征。结果表明，HE-16菌株具有强异养硝化、好氧反硝化和好氧磷去除能力，对NH₄^⁺–N、NO₃^⁻–N、NO₂^⁻–N和PO₄^3⁻–P的去除效率很高。通过Plackett–Burman设计、最速上升实验和响应面方法（RSM）优化了包括碳源、C/N比、P/N比、pH值、温度、摇动速度和接种量在内的环境因素，从而确定了最佳条件。最佳条件为C/N比7、pH值7、温度34.15 ℃、摇动速度140.27 r/min。在最佳条件下，NH₄⁺–N和PO₄^3⁻–P的去除效率分别在6小时内达到56.24 ± 1.37%和77.18 ± 0.65%。全基因组测序结合功能基因注释阐明了氮和磷去除的分子机制。与传统HN-AD菌株（C/N比7–9）相比，HE-16菌株在低C/N比条件下具有更强的实际应用潜力，而大多数报道的HN-AD菌株的C/N比均高于此值。

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