好氧颗粒污泥(AGS)被认为是一种具有应用前景的微生物技术,可替代常规活性污泥,用于生活污水和工业废水的处理。胞外多聚物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)由多糖、蛋白质和细胞外DNA(exDNA)组成,它是影响AGS稳定性的主要因素。然而,目前研究主要集中在胞外多糖和蛋白的团聚作用,还没有研究报道过exDNA在AGS中的微生物来源及其结构稳定性作用。本研究采用高效分离胞内DNA(inDNA)和exDNA(exDNA)的方法,结合宏基因组学分析,对不同粒径AGSs中exDNA特性进行了研究。结果显示,exDNA的GC含量明显低于inDNA,约为46.0%,而inDNA的GC含量约为65.0%;分类学预测表明,exDNA中的reads片段大部分来自Bacteroidetes(55.0～64.2%),而 inDNA 的 reads 主要来自Proteobacteria(50.9～57.8%)或Actinobacteria(18.0～28.0%)。inDNA reads 与 exDNA reads 拼接获得的Bacteroidetes基因组草图高度相似且完整,这说明AGS中的exDNA来源于细胞裂解。另外,通过对Bacteroidctes基因组的contigs进行功能注释发现,大多数Bacteroidetes基因组中含有较多的CRISPR间隔序列,并且在exDNA拼接获得的基因组草图中含有丰富的CRISPR-Cas蛋白,上述结果说明,在AGS中噬菌体感染可能是导致Bacteroidetes细胞裂解释放DNA的重要原因。DNase I消解实验表明,exDNA对维持粒径相对较小的AGS结构稳定性至关重要,而对粒径较大的AGS结构稳定性作用并不显著,扩展DLVO理论分析发现,exDNA主要通过改变Lewis酸-碱相互作用能影响AGS中微生物团聚行为。利用特异性荧光染色技术和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)原位显示exDNA发现,大部分的exDNA与胞外蛋白和胞外多糖绑定在一起,共同支撑AGS的结构。本研究揭示了 AGS中exDNA的特征及结构支撑作用,为AGS结构稳定性研究提供了新的视角,也为AGS技术的推广应用提供了理论支撑。