本论文以研究趋磁细菌的脱氮性能为核心目标,针对趋磁细菌在污水生物脱氮领域的研究空白,基于趋磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1,结合其原本生存环境,从反硝化脱氮的角度切入,在确定培养方案的基础上,重点评估MSRhematology oncology-1在与实际污水相近环境条件下的脱氮能力,并针对脱氮基因进行修饰以期进一步提高MSR-1的脱氮效果,为扩展趋磁细菌的应用新途径提供理论参考,主要结论如下:(1)课题组是首次培养MSR-1,对培养方案进行调整:采用含铁源、巯基乙酸钠的培养基和纱布橡胶塞培养模式,在温度30°C、转速100 rpm、接种比10Ceralasertib研究购买%,实现了24 h稳定传代培养。(2)以我国城市生活污水低C/N的局限性为切入点,重点关注较低营养浓度条件,特别是低C/N条件下MSR-1的脱氮效果。研究发现MSR-1在低C/N范围和与污水生物处理系统相似的环境条件下表现出良好的反硝化性能,在C/N为3～7,初始p H为6.5～7.5,培养温度为25～35°C时,MSR-1可在24 h将84 mg N/L硝酸盐去除90%以上,且无亚硝酸盐积累。MSR-1可利用乳酸钠、乙酸、琥珀酸钠等有机酸(盐)进行脱氮,其中以乳酸钠最优,其对碳源的需求与其他水解酸化菌的代谢产物一致。此外乙酸作为污水处理厂外加碳源,可确保MSR-1稳定脱氮。硝酸盐是最佳氮源,其含量应大于3 m M,且与亚硝酸盐的比例应大于1。初始硝酸盐不足会减缓MSR-1生长,进而影响反硝化代谢。20～140μM的铁源有利于MSR-1保持活性而不产生抑制。这得益于MSR-1极高的铁耐受度和超量摄入铁的特性,同时也利于在实际应用中控制外加铁源对环境安全造成的不利影响。(3)利用响应面BBD和CCD实验对适宜脱氮条件进行优化,根据模型PD0325901分子量方差分析,可知p H和温度对MSR-1反硝化的影响比C/N更显著,即初始p H和培养温度的P值均小于0.05,而C/N的P值大于0.3。对比BBD和CCD模型进一步总结MSR-1反硝化过程的参数控制策略,即当p H约为7、培养温度约为30°C时,应严格控制培养温度以提高脱氮效率;而当p H偏移至6.5或7.5附近,应预防由p H偏离导致的反硝化活性降低。以CCD模型求解MSR-1最佳反硝化条件并进行验证,当C/N为5.13,初始p H为6.83,培养温度在30.3°C时,16 h硝酸盐去除率达89.10±1.76%,且在24 h同时实现较高的硝酸盐去除率和较低的亚硝酸盐剩余。(4)针对MSR-1反硝化代谢通路的Nap A和Nir S的基因,以p BBRMCS-2质粒构建T7过表达载体,利用细菌接合成功构建具备卡那霉素抗性的重组趋磁细菌MSR-1-nap A和MSR-1-nir S。将MSR-1-nap A以最佳反硝化条件培养并进行脱氮表型测试,发现MSR-1-nap A在氧气存在的条件表现出比野生型更高的硝酸盐利用速率。此外还总结了滤膜接合方式、混合菌落筛选、磁性单菌落培养等多项内容。