近期,商达公用省级院士工作站郑展望教授团队在低温环境微生物EEM菌种资源研发与应用方面取得重要进展,相关成果以研究论文形式发表在高水平SCI TOP期刊《Frontiers in Microbiology》(IF=5.2),研究成果以 “Nitrogen removal capability and mechanism of a novel low-temperature-tolerant simultaneous nitrification-denitrification bacterium Acinetobacter kyonggiensis AKD4”正式发表。随着我国工农业发展速度的不断加快,大量的含氮污染物被排放到水体中,引起水体富营养化,从而给环境造成极大危害,而生物脱氮是污水处理中的一个重要环节。但是生物脱氮过程对环境条件非常敏感,特别是温度的变化,低温会显著影响微生物细胞内酶的活性,从而降低微生物的生长速率和代谢效率。
迄今为止,大多数已报道的在废水处理系统中具有应用潜力的同步硝化-反硝化细菌是中温细菌,其最佳反硝化温度范围通常在20-37℃之间,并且菌株几乎不能在10℃下生长。这导致在低温环境下设施渔业和农村污水处理存在脱氮效果差、出水水质难以达标的问题。
针对上述问题,本研究团队分离并鉴定了一株鉴耐低温同步硝化-反硝化细菌Acinetobacter kyonggiensis AKD4。在10℃和30℃下,总氮(TN)的去除率分别为92.45%和87.51%,具有良好的耐低温性。并利用转录组技术分析揭示了低温胁迫下可能的代谢机制。与在30℃培养下相比,参与细胞生长的基因,包括ATP合成酶(atpADGH)、氨基酸(glyA、dctA和ilvE)和TCA循环代谢(gltA、fumC和mdh)在10℃下显著上调1.05 - 3.44倍,表明它们的作用增强了低温下的生存能力。与氮同化(glnAE、gltBD和gdhA)、氮代谢调节(ntrC、glnB和glnD)和反硝化过程(napA)相关的基因表达量在10℃下增加了1.01 - 4.38倍,这可能是细菌在低温下高效脱氮的原因。总的来说,该研究为我国低温条件下设施渔业和农村污水高效处理提供了新的菌种资源,并增强了对同步硝化和反硝化过程的耐低温机制的理解。近年来,浙江商达公用集团依托省级院士工作站、浙江农村环境研究所与浙江农林大学建立联合实验室,以微生物技术与工艺为核心,在高效微生物菌种资源库构建、菌种强化技术、菌包产品、发酵强化工艺、循环养殖水处理菌剂等技术研发方向取得了丰硕成果,商达已经测试了十万余株环境微生物(全国不同地理区域上千种不同条件的环境样品),建立了一批性能优异、种类齐全的环境处理专用EEM菌种质资源库(保藏3000多种菌种,覆盖脱氮菌、聚磷菌、硝化菌、反硝化菌、除油菌、有机物降解菌、低温菌、高盐碱耐受菌、土壤修复菌剂、植物调理菌剂等系列品种)。已形成能满足处理各种环境条件应用的特色环境微生物菌种保藏资源库,部分被中国典型培养物保藏中心保藏。基于以上研究成果,已发表高水平研究论文10篇,共获得12项专利授权,其中包含发明专利6项,实用新型专利4项;承担了包括国家自然基金、科技部惠民计划、浙江省重大等12项科研项目。