希瓦氏菌属细菌的一个显著特点是具有代谢方式的多样性和灵活性，能够利用多种有机物和金属作为末端电子受体进行呼吸产能，支持菌体的代谢和生长。本论文从细菌厌氧呼吸的生物能量学的角度，结合微生物生理学、生物化学与分子生物学的研究方法对希瓦氏菌新种脱色希瓦氏菌(Shewanella decolorationis)S12偶氮还原机理进行研究。通过对S12菌偶氮还原相关的一系列生理、生化的研究，阐明了S12菌以偶氮化合物为唯一电子受体进行厌氧呼吸产能的代谢过程，提出了偶氮呼吸这一新的细菌厌氧呼吸方式的新概念，在此基础上，还研究了细菌偶氮呼吸与腐殖质呼吸的相互作用关系。本论文主要取得了以下结论和认识：　　 1.S12菌的厌氧偶氮还原与电子供体的氧化相偶联，而且偶氮还原过程受到电子受体O2、NO3-、NO2-和Fe(III)的影响，表明脱色希瓦氏菌S12的偶氮还原是与电子传递链密切相关的一个生物化学代谢过程。　　 2.从生理学、生物化学、生物能量学、呼吸抑制等多角度得到的实验结果表明，S12菌的偶氮还原过程是一个呼吸过程，这种呼吸被命名为偶氮呼吸(Azorespiration)。广泛存在的微生物偶氮还原是通过偶氮呼吸过程来实现的，偶氮呼吸在偶氮染料的降解中发挥重要作用。这一研究，不但发现了一个新的细菌呼吸方式，而且对细菌偶氮还原生理生化过程的有了本质的理解。　　 3.由S12菌制备的膜泡(Membrance vesicles，MVs)在厌氧偶氮还原过程中能够偶联能量ATP的生成，这为偶氮呼吸代谢途径的阐明从亚细胞水平提供了证据，而且进一步表明细菌MVs是研究电子传递和能量产生机制的有效模式系统。　　 4.阐明了S12菌对模式偶氮化合物苋菜红(Amaranth)的还原和部分降解途径。S12菌能够在厌氧条件下完全还原偶氮化合物，并且能在有氧条件下部分降解还原产物，从而解除偶氮染料苋菜红极强的致突变性。　　 5.S12菌能以腐殖质物质做为唯一电子受体进行呼吸产能，并且在异化腐殖质还原和异化偶氮还原两个代谢途径之间存在相互作用关系。低浓度的腐殖质物质能够作为氧化还原中间体促进细菌的偶氮还原，而高浓度的腐殖质物质由于其毒性作用或作为呼吸产能过程中的术端电子受体的竞争电子作用抑制或减缓细菌的厌氧偶氮还原过程。这些结果为更合理的利用腐殖质促进偶氮染料的降解奠定了理论基础。　　 6.估价了活性污泥的偶氮还原的潜能，并对在其中发挥作用的细菌进行了分离，分析了其生理生化特征和系统进化关系。结果表明，除了S12菌能够利用偶氮键作为电子受体进行呼吸产能外，在系统进化上不同分支的多种菌株也具有异化偶氮还原能力，表明偶氮呼吸在自然界中具有普遍性和多样性。　　 本论文的科学和实践意义为：(1)细菌生理学的学科发展意义。从一个崭新的角度阐明细菌厌氧偶氮还原机制，并对这一过程的认识产生重要的理论突破。提出细菌厌氧偶氮还原的本质为厌氧偶氮呼吸的新概念，丰富了细菌呼吸理论。(2)重要的环境学意义。自然界中的这种细菌呼吸方式可能促进多种元素的生物地球化学循环，保持化学元素在自然界的生态平衡以及对于由于有毒偶氮染料污染的厌氧地层的生物修复也起到重要作用。同时该研究为开发在呼吸链水平上以偶氮呼吸为基础的偶氮染料降解和生物转化的生物新技术打下基础。