哈尔滨工业大学李昂教授团队WR｜通过DSF/c-di-GMP增强的间接种间电子传递克服厌氧甲烷生成的热力学限制

本研究针对厌氧产甲烷过程中存在的热力学限制，探讨了扩散信号因子/环二鸟苷酸（DSF/c-di-GMP）信号级联通路在强化种间间接电子传递（IIET）方面的作用。研究通过外源投加DSF和DSF降解菌群构建差异化微环境，发现DSF/c-di-GMP可使甲烷产量提升33.2%，COD去除率达99.7%，进水碳源中73.2%定向转化为甲烷。机理分析表明，该通路显著强化了IIET，包括上调产氢酶基因（hox、frh、mvh）和核黄素相关基因表达，提升电子传递系统活性165.4%和污泥电导率18.8%~75.4%。同时，DSF重塑微生物群落结构，富集互营细菌与氢营养型产甲烷古菌，形成高效模块化共生网络，并协同上调丙酸互营氧化、丁酸氧化和氢营养型产甲烷的关键基因。实际生活污水验证显示，系统COD去除率稳定维持在98.0%左右，甲烷产量提升14.6%~31.4%。本研究揭示了DSF/c-di-GMP通过强化IIET克服厌氧产甲烷热力学限制的机制，为基于群体感应的污水处理技术提供了新依据。