硫酸盐还原菌是引起厌氧微生物腐蚀的主要种群,普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris Hildenborough)是硫酸盐还原菌的一株模式菌株,在自然界中,通常以生物膜的状态存在。生物膜的形成是一个动态的、复杂的、高度自我调控的过程。成熟的生物膜有三维结构的通道,用来进行水分、营养物质的运输和代谢废物的排泄。为了探究生物膜的形成机理,进一步了解脱硫弧菌及其代谢物在金属铁腐蚀过程中的作用机理,本研究以普通脱硫弧菌作为研究对象,在有铁片存在的培养基中培养菌体,待其形成生物膜后,利用实时定量PCR技术测定了生物膜细胞、浮游细胞的生长周期,然后分别利用液相色谱质谱联用技术(LC-MS)和气相色谱质谱联用技术(GC-MS)对对数期和平台期的生物膜细胞、浮游细胞以及纯培养细胞进行代谢组学测定分析,最后利用主成分分析(PCA)、代谢通路富集以及火山图等方法对代谢组数据做了进一步分析,以期寻找生物膜变化过程中关键的代谢产物。GC-MS共检测到了58种代谢化合物,LC-MS以22种与中心碳代谢和能量代谢相关的化合物对不同细胞代谢水平进行分析。GC-MS和LC-MS主成分分析结果均显示了较好的结果重复性和分离度,证实了本实验的可靠性和可重复性。GC-MS数据分析结果显示在对数期和平台期,相对于浮游细胞和纯培养细胞,生物膜细胞的脂肪酸类的代谢物表现出了上调的现象,例如十二烷酸(lauric acid)、十四酸(myristic acid)、棕榈油酸(palmitoleic acid)和十八酸(stearic acid)。代谢通路富集分析也显示了脂肪酸合成途径上调的现象。LC-MS数据结果显示在对数期和平台期,生物膜细胞的中心碳代谢和能量代谢相对于其他两种条件的细胞出现了下调,如磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)、3-磷酸甘油酸(3PG)、单磷酸腺苷(AMP)、6-磷酸葡萄糖(G6P)和二磷酸葡萄糖腺苷(ADP-GCS)。本实验从代谢组学的角度出发,为生物膜形成机理的研究奠定了理论基础,同时对于微生物腐蚀防护的工作指明了新的方向。