近日，深圳大学化学与环境工程学院周礼杰团队在期刊《Chemical Engineering Journal》（影响因子13.2，中科院JCR 1区，TOP期刊）上发表了题为《SCVFA chain length regulates denitrifiers & DNRA cells from cooperation to competition during nitrate bioreduction》的研究论文。该团队周礼杰副教授为论文唯一通讯作者，硕士研究生梁咏诗为论文第一作者，深圳大学为第一作者单位及通讯单位。

短链挥发性脂肪酸（SCVFAs）是一类高效且环境友好的碳源，可用于生物脱氮过程，因为它们能够被异养细菌快速且容易地代谢，但其碳链长度对微生物互作和氮素还原途径的影响尚不明确。本研究构建了异养反硝化系统，分别以乙酸、丙酸和丁酸作为唯一电子供体和碳源，并以硝酸钠作为唯一电子受体，固定C/N比为4:1。在所有条件下硝酸盐去除效率均超过95%，但在丙酸和丁酸条件下检测到高达40 mg/L 的铵盐积累，表明存在显著的异化硝酸盐还原为铵（DNRA）活性。宏基因组和功能基因注释结果显示，丙酸和丁酸条件下，DNRA功能菌群占比超过70%。其中，缺乏硝酸还原酶的部分功能型DNRA菌（如与Bacteroidales bacterium 6E MAG相关的菌株）丰度甚至高于完全功能型DNRA菌。这些结果表明，部分功能型DNRA菌可能依赖反硝化菌提供的亚硝酸盐而形成类似食物链的生存策略。然而，这种“交叉供养”现象仅在电子供体利用效率较低时得以维持。随着SCVFA碳链长度的缩短，部分功能型DNRA菌丰度下降，反硝化菌逐渐占据优势。Pearson相关性分析证实了这一生态转变，同时伴随电子利用效率的显著提升：丁酸（43.71%） < 丙酸（47.18%） < 乙酸（55.69%）。本研究揭示了碳源组成及电子利用效率是调控DNRA与反硝化菌复杂代谢互作、进而影响氮循环途径的关键因素。本研究揭示了碳源链长在调控微生物互作与氮循环路径中的关键作用，为优化工程实践中碳源选择和提升脱氮性能提供了理论依据。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167928