硫的生物氧化在自然界硫循环过程中起着关键作用,在环境、农业和冶金等方面也具有重要贡献。不同于好氧硫氧化中O2作为电子受体,厌氧硫氧化一般以NO3-/NO2-、Fe3+、Mn（IV）等为电子受体,并通过偶联的反硝化、铁还原、锰还原等作用驱动能量生成。但除这些电子受体外,目前鲜有报道其它物质作为厌氧硫氧化的电子受体。化能自养硫氧化细菌Halothiobacillus sp.LS2分离于珠江水体,根据全基因组测序分析可知其不仅含有多种硫氧化酶系的编码基因而且具有完整的固氮酶基因簇,并能在好氧条件下通过固氮作用获得氮源;同时,我们发现该菌在厌氧条件下,也可以氮气或乙炔作为电子受体进行硫氧化反应。本研究以Halothiobacillus sp.LS2为研究对象,探讨了其以氮气或乙炔作为电子受体的厌氧硫氧化反应,并通过硫氧化动力学和基因表达分析,比较了菌株在好氧或厌氧条件下硫氧化反应的差异。基于细胞生长的硫氧化研究结果表明,1)菌株LS2在好氧和厌氧不添加初始氮源的条件下均可以通过固定氮气为自身提供氮源进行生长,但固氮条件下生长所得最大细胞数分别为有氧时1.98×10~7cfu/mL,厌氧时1.21×10~7cfu/mL,仅为氮源存在时的75%左右。2)菌株LS2在厌氧条件下可以乙炔或氮气作为电子受体进行硫氧化反应,其中,以乙炔作为硫氧化的电子受体时最大细胞数2.05×10~7cfu/mL,且随着乙炔浓度从7%升至20%,最大细胞量也从0.96×10~7cfu/mL升至3.31×10~7cfu/mL;以氮气作为电子受体时,氮源存在时最大细胞数1.64×10~7cfu/mL,无氮源时为1.21×10~7cfu/mL。3)固氮酶抑制剂存在时,菌体不生长,说明固氮酶抑制剂阻碍了氮气的固定。硫氧化动力学分析表明:1)以氧气作为电子受体时,最大反应速率Vmax为17.39μmol/L SO42-h-1（10~7cells）-1,Km为0.05 mmol/L S2O32-;氮气为电子受体时,最大反应速率Vmax为5.71μmol/L SO42-h-1（10~7cells）-1,Km为0.11 mmol/L S2O32-,可见,有氧时菌株LS2对底物的亲和力更高,且其最大硫氧化速率是以氮气为电子受体时的3倍。2)以乙炔为电子受体时与氧气为电子受体时的Km值是相同的,但最大反应速率相对较小。3)菌株LS2对连四硫酸钠底物的亲和能力大于硫代硫酸钠为底物的亲和能力。基于基因表达分析表明:1)菌株LS2硫氧化酶soxB基因的表达量在以20%乙炔为电子受体时比以20%氧气为电子受体时提高了10.3%,当乙炔浓度分别为5%、20%、30%时,硫氧化酶soxB基因的表达情况随着乙炔浓度的增加而上升,在30%的实验组中表达量最高,较之5%乙炔组提高了31%,可见,硫氧化酶soxB基因的表达情况随着乙炔浓度的增加而上升,且高于有氧条件,说明乙炔可能对菌株LS2的硫氧化反应有促进作用。2)基于RNA测序分析,硫氧化酶soxB基因的表达情况随着培养条件的不同具有显著变化,添加氮源的表达量高于不加氮源时,说明以氮气为电子受体时有氧更有利于硫氧化反应,有氧时的表达量高于厌氧时,说明以氮气为电子受体时有氧条件下更有利于硫氧化反应。3)与固氮作用有关的关键酶基因的表达情况在不同的培养条件下有显著变化,与能量代谢有关的Fix复合体、Rnf复合体以及固氮酶的关键性基因在厌氧条件不添加初始氮源时比添加初始氮源时部分基因显著上调上述研究和分析表明,菌株LS2在厌氧条件下可通过固氮酶的作用,介导以乙炔或氮气为电子受体的硫氧化反应,且生成的能量可用于菌体的生长代谢,从而提出了一种新的厌氧硫氧化途径及潜在的电子传递或能量代谢途径。