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以希瓦氏菌、嗜水气单胞菌为代表的异化金属还原细菌,在厌氧条件下能够将自身代谢产生的电子自胞内经由胞外一系列细胞色素C蛋白传递至胞外电子受体,这种由厌氧呼吸产生的还原力能够将环境中多种金属和有机化合物还原或降解。因此,该类细菌被广泛应用于生态环境的修复和治理中。作为异化金属还原细菌的模式菌株,希瓦氏菌的呼吸多样性及广泛的环境适应性使其无论在地球元素化学循环还是环境修复等领域都具有非常重要的研究和应用价值。希瓦氏菌主要通过直接电子传递和间接电子传递两种方式还原多种胞外电子受体,其主要电子传递路径为Mtr途径(Metal-Reducing pathway)。然而,希瓦氏细菌在还原不同类型的电子受体时,Mtr途径所发挥的作用不尽相同,那么希瓦氏菌还原新型环境污染物时Mtr途径的作用如何?是否存在其他未探明的电子传递途径?这些问题都有待探索;此外,大量异化金属金属还原细菌(如嗜水气单胞菌)基因组中也存在Mtr途径同源蛋白的编码基因,该途径在嗜水气单胞菌中是否能发挥功能仍未见报道。针对上述两个问题,本论文研究两种异化金属还原菌对不同污染物的厌氧还原过程,解析污染物的具体还原路径,最终在分子层面揭示两种异化金属还原细菌对污染物的还原机制。本论文的主要内容如下:1.以典型异化金属还原菌Shewanella oneidensis MR-1为研究对象,对一种养殖行业广泛使用的有机胂污染物——对硝基苯胂酸(Nitarsone,NIT)进行厌氧还原。通过基因敲除手段获取相关缺陷株,证实Shewanella oneidens MR-1主要通过Mtr途径以及DMS电子传递通路两种胞外电子传递降解对硝基苯胂酸,其主要的还原产物为阿散酸、苯胺与无机砷;对原物质和相应的还原产物进行毒性检测,表明Shewanella oneidensis MR-1在降解对硝基苯胂酸的过程中降低了有机砷毒性,为环境中有机胂污染物的处理提供了新的思路;2.证实Aeromonas hydrophila ATCC 7966在厌氧条件下能够通过异化金属还原过程实现Cr(Ⅵ)的还原。实验结果表明,AeromonashydrophilaATCC7966主要通过Mtr途径完成Cr(VⅥ)的还原,同时该细菌还能够在胞内还原部分Cr(VⅥ);胞内胞外还原所得的Cr(Ⅲ)呈现不同的分子形态,胞内的Cr(Ⅲ)为固态颗粒状,而胞外Cr(Ⅲ)在不同的培养基条件下会呈现不同的状态。相比于对碳源要求严格的希瓦氏菌和对厌氧环境要求严格的地杆菌,嗜水气单胞菌能够利用环境中各种类型的碳源,且在环境中广泛存在,因此该菌在重金属污染环境的修复过程中具有广泛的应用潜力。