重水标记-单细胞拉曼光谱表征反硝化菌代谢活性与电子传递

细菌内部电子传递快慢及其代谢水平是其外在活性的决定因素之一.然而，目前对于细菌活性、电子传递及代谢水平三者之间的关系鲜有报道.本研究针对氮循环的经典过程—反硝化过程，以施氏假单胞菌为模式反硝化菌，系统探究了不同电子供体条件(不同C/N比)下电子传递对反硝化脱氮效率的影响，并通过重水标记(DIP)-拉曼光谱在单细胞水平上分析了代谢活性与电子传递、脱氮相关因素的潜在联系.结果表明，在反硝化前期(0～9 h),NADH脱氢酶活力均处于较高水平，导致电子传递系统活性(ETSA)迅速升高，加速了反硝化脱氮效率，NADH脱氢酶平均活力相对于C/N为5时分别增加50.97%(C/N=10)和83.40%(C/N=20)，同时NADH/NAD+比率分别增加43.98%(C/N=10)和65.27%(C/N=20).在反硝化后期(9～24 h)，碳源的消耗降低了ETSA，导致脱氮活性降低.同时，在反硝化过程中，C—D键的拉曼特征峰变化表明微生物代谢活性与NO₃^--N还原量呈负向的线性关系，揭示了反硝化菌代谢和脱氮活动的不同步性.