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有机化学物质广泛使用的同时也产生大量难降解有机污染物(Refractory organic contaminants,ROCs),不仅影响生态环境安全,而且严重威胁人类健康。针对环境中有机污染物极性的不同,不同细胞表面疏水性(Cell surface hydrophobicity,CSH)的微生物能有效提高不同极性有机污染物的原位修复效率。ROCs通常可作为微生物厌氧呼吸中的电子受体(Electron acceptors,EAs)。在前人和本课题组前期工作的研究基础上,已知功能微生物对不同极性有机电子受体(Organic electron acceptors,OEAs)的降解特性不同,并且证明不同极性OEAs对功能微生物也有一定影响,但目前仍不清楚功能微生物对不同极性OEAs的响应机制。本课题采用常见的两种不同极性的偶氮染料(低极性的甲基红和高极性的苋菜红)作为目标性OEAs,将细胞表型、生理分析和第二代高通量测序(Next generation sequencing,NGS)技术结合,来探究不同极性OEAs对功能微生物群落结构多样性、CSH以及降解功能活性的影响。经过本课题研究,主要取得以下一些结论和认识:(1)通过TEM电镜观察表明,功能菌群在不同极性OEAs中富集后,微生物种类和形态结构多样性减少,达到富集驯化的作用。功能菌群/类群在不同极性OEAs中驯化培养后,细胞长度逐渐增长,最长达到120μm,而且功能菌群在极性高的苋菜红染料驯化条件下的线状微生物细胞长度会比在极性低的甲基红染料驯化条件下的线状微生物细胞长度长,这说明高极性有机电子受体(High-polarity organic electron acceptors,HPOEAs)对微生物表面形态结构影响高于低极性有机电子受体(Low-polarity organic electron acceptors,LPOEAs)。(2)研究表明,不同极性OEAs存在与否对功能微生物菌群的CSH影响较大。初始底泥的CSH为30.49±5.37%,经甲基红、苋菜红和两种染料共同驯化培养28 d后,三种功能菌群的CSH分别是46.76±6.01%、13.97±1.66%和27.80±9.41%。与初始底泥相比,苋菜红和两种染料驯化菌群的CSH分别降低了54.18%和8.82%,而甲基红驯化菌群CSH提高了53.36%。这说明驯化菌群的CSH与偶氮染料的极性成负相关性,并且苋菜红对三种驯化菌群CSH的影响大于甲基红,表明HPOEAs对菌群CSH的影响高于LPOEAs。(3)初始底泥对苋菜红和甲基红的去除速率分别是(16.85±3.77)×10-7和(248.84±60.67)×10-7 M/mg·h。不同OEAs驯化28 d菌群再进行7 d脱色实验后,三种菌群对苋菜红和甲基红的去除速率分别是(970.00±70.00)×10-7、(892.8±64.07)×10-7、(1028.73±104.62)×10-7 M/mg·h和(1530.67±223.33)×10-7、(1639.43±223.40)×10-7、(2847.33±304.50)×10-7 M/mg·h。相比初始底泥对苋菜红和甲基红的去除速率分别55.89、51.94、60.05倍和5.15、5.89、10.44倍。可见苋菜红对三种菌群去除速率的影响远远大于甲基红的影响,两种不同极性OEAs共同驯化菌群对不同极性OEAs的去除速率高于单一极性OEAs驯化菌群。这说明HPOEAs对菌群去除速率的影响高于LPOEAs。(4)不同极性OEAs对功能微生物菌群结构多样性具有一定的影响,且HPOEAs对功能菌群结构多样性的影响大于LPOEAs。Tissierella soehngenia和Sedimentibacter能作为HPOEAs污染环境中的优势菌,却不能在LPOEAs污染环境中成为优势菌,甚至在LPOEAs会抑制生长和功能活性,这些现象表明不同功能菌群对不同极性OEAs具有一定的选择性和适应性。