希瓦氏菌MR-1是一种非常重要的模式产电细菌,它具有胞外电子传递的功能,能够将呼吸链产生的电子传递到环境中的固态铁等电子受体上,因此这种细菌在微生物燃料电池体系中得到了广泛的应用。人们对希瓦氏菌MR-1的产电代谢通路已经做了很多研究,目前主流认为有两条主要的代谢路径：在铁氧代谢中,CymA将电子通过延胡索酸还原酶FccA传递给金属还原蛋白MtrA,或者将电子直接传递给MtrA,并通过MtrA、B、C-系列金属还原蛋白将电子从细胞质内通过细胞膜表面的脂质体传递到细胞外膜；而在铁硫代谢中,传递到细胞质中的电子通过PsrA、PsrB、PsrC等蛋白传递到细胞的外表面。当电子被传递到细胞的外表面之后,希瓦氏菌MR-1通过细胞色素C介导、微生物纳米导线等机制将电子进一步传递到胞外的电子受体上。人们通过研究发现,一定条件下细菌的共培养可以提高微生物燃料电池装置的产电效率,因而共培养过程中的产电机制也开始为研究人员所重视。然而,共培养对希瓦氏菌MR-1代谢路径的影响还没有人做过详细研究。本论文以希瓦氏菌MR-1为研究目标,构建了双室的微生物燃料电池(MFC)体系,用相关的电化学分析方法和16sRNA基因测序等分析手段,讨论了不同培养环境下MFC装置的电化学特征的变化,研究了菌群中希瓦氏菌与其他菌的相互作用；利用real time PCR技术对MtrA、MtrB、MtrC、Om A等与希瓦氏菌MR-1产电代谢通路有关的基因进行了相对定量分析,研究了阳极室内双菌株共培养和菌群共培养过程中希瓦氏菌产电通路的变化规律。我们对每个MFC装置至少经过3个工作周期的观测和记录,绘制不同体系下MFC装置的极化曲线、循环伏安曲线(C-V曲线)、开路电压曲线、功率密度曲线等,根据获得的数据对不同体系下MFC装置的内阻、电容量、开路电压、工作功率密度、最大理论产电效率、库伦效率等电化学数据进行表征。数据证明,混合菌培养确实能够提高产电效率,优化MFC体系的电化学性能。同时,混合菌培养有助于MFC装置内阻的降低和库伦效率的提高。我们在希瓦氏菌MR-1 MFC装置的阳极电极上监测到了MtA、MtrB、MtrC、OmcA基因随着培养时间增长,表达量均有不同程度的提高,这说明这些基因与MFC装置中希瓦氏菌的电子代谢通路有关；在双菌株共培养MFC体系中,OmcA基因的相对表达量有了显著的提高,这可能是双菌培养在电子从胞外转移到电子受体的过程起到了一定作用；而在加入柠檬酸铁的菌群共培养MFC体系中,MtrA、MtrB、MtrC基因的相对表达量均有显著的提高,一方面,这说明了铁氧化物和MtrA、MtrB、MtrC基因的表达密切相关,另一方面,这说明多培养MFC体系中希瓦氏菌的电子代谢通路确实发生了变化,这些变化正向促进了希瓦氏菌在MFC体系中的电子传递,从而对混合菌株在土环境中的电子传递造成了影响。