喹啉是一类高毒、致癌、易扩散同时难降解的含氮杂环化合物,以典型污染物的形式广泛存在于焦化废水等环境中,因而引起重要关注。本实验室驯化了一个高效反硝化喹啉降解生物反应器,前期的研究发现,反应器内部的菌群中Thauera属随着喹啉降解的进行而被显著富集。为此,分离其中的喹啉降解关键菌株,对其喹啉降解能力的分析,有助于揭示反应器的微生物运作机制。本研究对喹啉降解微生物群落进行了16S r RNA基因V3-V4区高通量测序,在确定其中丰度最高的OTU1（22.5%）仍为Thauera的基础上,尝试从中分离获得最优势Thauera菌株。由于前期工作中,以喹啉为唯一碳源筛选优势菌的方法均未成功,因此,本研究采用了核酸序列导向的方法,设计最优势OTU的特异性PCR引物,指导目的菌的分离筛选。最终获得4株目的菌株,均属于Thauera aminoaromatica。碳源利用试验表明,这些分离株均无法以喹啉为唯一碳源和能源生长,但都能够高效反硝化降解2-羟基喹啉（喹啉生物分解的首要产物）,且通过HPLC未检测到任何中间产物。与此同时,我们发现一株分离自同一反应器的Rhodococcus pyridinivorans YF3菌株,随起始氧气条件的不同,对喹啉的转化率及降解终产物也不同。在好氧条件下,菌株YF3可以完全降解喹啉且没有2-羟基喹啉的积累;而在缺氧条件下,喹啉不发生任何转化;值得注意的是,在0.5%体积比的氧气条件下,0.23 m M喹啉被转化为相同当量的2-羟基喹啉积累于培养液中,表明在特定条件下Rhodococcus sp.YF3在反应器中可能发挥了降解第一步反应,即羟化喹啉芳香环的作用。选取一株Thauera sp.R2与Rhodococcus sp.YF3在不同氧气条件下共培养,发现0.8%体积比氧气可使两株菌协同完全降解喹啉。我们还发现,若将菌株Rhodococcus sp.YF3以喹啉、2-羟基喹啉或苯酚为唯一碳源在0.5%氧气条件下预培养24 h后,再转接至新鲜喹啉培养基中严格无氧培养,发现喹啉逐渐转化为2-羟基喹啉;如果将上述预培养的Rhodococcus sp.YF3与Thauera sp.R2菌株缺氧反硝化条件下共培养,则培养液中2-羟基喹啉先产生积累后被完全消耗。推测这一现象可能的原因是喹啉及少量氧气诱导了Rhodococcus sp.YF3细胞中羟化酶的产生和表达,该酶在没有氧气分子参与的情况下仍然可以发挥催化作用,这还有待于进一步在酶水平上的验证。为进一步理解人工废水在流经反硝化喹啉降解生物反应器进水管后具有高喹啉降解率的原因,本文还对进水管内壁累积的生物膜中的喹啉降解菌进行了分离纯培养以及降解功能初步分析。通过以喹啉为唯一碳源和能源的培养基富集、分离菌株,采用16S r RNA基因测序手段鉴定分离株的系统发育地位,并考察比较几株分离物在不同温度及p H条件下的喹啉降解特性。结果表明,分离的菌株Q1、Q3、Q7和Q8分别鉴定为鞘氨醇杆菌属（Sphingobium）、马赛菌属（Massilia）、红球菌属（Rhodococcus）和成对杆菌属（Dyadobacter）。并且,以上分离株均能在48 h内实现50 mg/L喹啉的完全去除,且各自表现出不同的降解特性,其中分离株Q1、Q3和Q8在培养过程中都检测出了2-羟基喹啉化合物的积累。值得注意的是,目前为止,降解喹啉的Sphingobium、Massilia和Dyadobacter属菌株尚未见报道。综上所述,本文首次构建了两株Thauera aminoaromatica R2和Rhodococcus pyridinivorans YF3菌株在反硝化条件下协同降解喹啉的模型,在菌株水平上揭示了反应器内部通过微生物互作高效降解喹啉的机制。其次,在反应器进水管内发现并分离了一些类型新颖的喹啉降解菌株,可为设计处理含喹啉工业废水的反应器提供新菌种资源,具有潜在的生物强化焦化废水的应用价值。