异化金属还原菌(DMRB),作为一类具有特殊胞外电子传递机制的细菌,在厌氧条件下可以将自身代谢过程中产生的电子传递至多种胞外电子受体,从而还原或降解多种金属和有机污染物,因此,该类细菌被广泛地应用于生态治理和环境修复工作中。而工业废水的排放一直是造成环境污染的一个主要原因,随着工业的高速发展,废水排放量不断提高,其中含盐废水一直是废水处理中较为困难的一个环节,如不经过有效处理将会给自然环境带来极大的影响。各种废水处理方法中生物处理法具有高效、应用范围广、易操作、经济无害等优点,且可以完成原位修复,是目前废水处理中使用最广泛的方法之一。然而针对高浓度的含盐废水,盐度会影响微生物的生理活性,对微生物的生长代谢产生抑制,从而影响处理效果。除了对高浓度含盐废水进行稀释预处理以外,如何筛选或驯化出性能更强的耐盐菌株是工程人员们需要面对的一个重要问题。本论文针对上述问题,从海水环境中筛选出一株具有良好耐盐性能的异化金属还原菌,对该菌株进行了鉴定,并分析其生理生化特性,优化生长条件,探究其还原Cr(Ⅵ)和甲基橙(MO)脱色能力;通过分子生物学方法对菌株进行了改造,进一步优化其电子传递性能。本论文主要研究结果如下:以厦门湾海水沉积物为接种物,利用微生物燃料电池(MFC)装置筛选分离出一株具备良好电化学性能的耐盐产电菌,命名为XMS-1。该菌形态呈短杆状,菌体表面光滑,尺寸为0.5μm×1.5μm左右。通过16S rRNA基因测序并在NCBI数据库中进行比对,菌株XMS-1与Shewanella aquimarina SAH7W001属同一分支,同源性为99.86%。菌株XMS-1的最适生长条件为p H 7、30℃、1%~4%Na Cl浓度。该菌株可以在0%~6%Na Cl浓度条件下生长,当盐浓度大于等于5%时,生长迟滞期显著延长。XMS-1可以利用乳酸钠,葡萄糖、淀粉作为碳源正常生长。菌株XMS-1具有良好的Cr(Ⅵ)还原能力和甲基橙脱色能力。且能够在p H 6~8和0%~6%的Na Cl浓度条件下完成还原和脱色过程。XMS-1在p H 6~8和0~6%的Na Cl浓度范围内都表现出良好的Cr(Ⅵ)还原能力,在p H 6~9和0%~7%的Na Cl浓度范围内都表现出良好的MO脱色能力。通过在pYYDT质粒上插入表达黄素基因片段构建重组质粒,并将重组质粒导入野生菌株构建工程菌株,工程菌株自身分泌黄素的量相较于野生菌株提高了4.3倍,从而提高了胞外电子传递效率。通过污染物还原和电化学实验,证实了相较于野生菌株,改造后的工程菌株在污染物还原和产电性能上均有较大提高。利用氧化石墨烯在MFC阳极中构建3D杂化生物膜电极,进一步提高了菌株在MFC中的胞外电子传递效率。相较于野生株243 m A/m2的最大电流密度,工程菌株的最大电流密度提高了2.6倍,达到了650 mA/m~2。