论文标题：Quorum sensing regulation methods and their effects on biofilm in biological waste treatment systems: A review（生物废物处理系统中群体感应调节方法及其对生物膜的影响综述)

期刊：Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者：Zhuqiu Sun, Jinying Xi, Chunping Yang, Wenjie Cong

发表时间：15 Jul 2022

DOI：10.1007/s11783-021-1495-2

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https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s1178-021-1495-2

文章出版：Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(7): 87

原文信息

题目：

Quorum sensing regulation methods and their effects on biofilm in biological waste treatment systems: A review

作者：

Zhuqiu Sun¹, Jinying Xi ()^1,2, Chunping Yang^3,4, Wenjie Cong¹

作者单位：

1 Tsinghua University, China

2 State Environmental Protection Key Laboratory of Microorganism Application and Risk Control (SMARC), China

3 Guangdong University of Petrochemical Technology, China

4 Hunan University, China

通讯作者邮箱：

xijinying@tsinghua.edu.cn

关键词：

Quorum sensing (群体感应);

Biological waste treatment (生物废物处理系统);

Biofilm formation (生物膜形成)

文章亮点

• 典型的QS增强方法包括添加外源QS分子、添加QS促进剂和培养QS菌；

• 典型的QS抑制方法包括添加群体淬灭(QQ)菌、QS降解酶、QS降解活性氧化剂和QS抑制剂；

• QS调控方法对生物系统中生物膜形成、胞外聚合物产生、微生物活力和微生物群落等方面均有不同影响。

文章简介

群体感应在微生物群体调控中起着重要作用。近年来，利用QS调控优化生物废物处理系统受到越来越多的关注，QS调控对反应系统处理性能和生物膜的影响是研究的热点。

以往文献综述对废水处理中QS调控的应用已有全面介绍，但仍有一些问题有待解决:1)生物废物处理系统中实现QS强化和抑制的具体方法是什么? 2)生物废物处理系统中通过QS调控对生物膜的影响是什么?本文综述了生物废物处理系统中的QS调控方法，从生物膜形成、胞外聚合物质(EPS)产生、微生物活力和微生物群落等方面综述了QS调控对生物膜的影响。一般来说，QS的增强有助于促进生物膜的形成，从而提高不同类型生物反应器的污染物去除效果；同时，QS抑制有助于减轻膜生物反应器中的污染现象。

虽然目前在生物废物处理系统的QS调控方面已有较大进展，但仍有许多问题需要更深入的研究：（1）不同QS强化或抑制方法在生物废物处理系统中的作用比较，气体或固体废物处理系统等更多类型的生物反应器中不同QS调控方法的综合定量评价十分必要。（2）QS信号分子在不同生物废物处理系统中的分布、代谢和降解研究十分必要。（3）利用宏基因组学、转录组分析等工具全面研究QS调控对微生物群落结构和功能的影响有重大意义。（4）大规模生物处理系统中QS调控的作用和机制有待进一步研究。

文章摘要图

编委点评

群体感应(QS)的发现为调控微生物生长提供了新思路，越来越多的研究通过QS调节方法来优化生物废物处理系统，本研究综述了生物垃圾处理系统中常用的QS增强方法和抑制方法，并从生物膜形成、EPS产生、微生物活力和微生物群落等方面介绍了QS调控对生物膜的影响，并对未来的研究提出了展望。

编者 | 薛怡梅

点评 | 王灿

致 谢

王灿，男，天津大学教授、博士生导师，教育部特聘学者，天津大学环境工程系主任。长期从事环境微生物利用与控制方面的研究，以第一或通讯作者发表期刊论文100余篇，获得授权专利20余项，获得天津市环境保护科学技术一等奖、天津市科技进步一、二等奖、华夏建设科学技术奖二等奖、2020年度“首创水星奖”等奖项。课题组网页：http://www.tjuwangcan.com/

薛怡梅，女，24岁，天津大学环境科学与工程学院2021级环境程专业硕士生，导师为王灿教授，研究方向为有机废气生物净化技术。

摘要

Quorum sensing (QS) plays an important role in microbial aggregation control. Recently, the optimization of biological waste treatment systems by QS regulation gained an increasing attention. The effects of QS regulation on treatment performances and biofilm were frequently investigated. To understand the state of art of QS regulation, this review summarizes the methods of QS enhancement and QS inhibition in biological waste treatment systems. Typical QS enhancement methods include adding exogenous QS molecules, adding QS accelerants and cultivating QS bacteria, while typical QS inhibition methods include additions of quorum quenching (QQ) bacteria, QS-degrading enzymes, QS-degrading oxidants, and QS inhibitors. The specific improvements after applying these QS regulation methods in different treatment systems are concluded. In addition, the effects of QS regulation methods on biofilm in biological waste treatment systems are reviewed in terms of biofilm formation, extracellular polymeric substances production, microbial viability, and microbial community. In the end, the knowledge gaps in current researches are analyzed, and the requirements for future study are suggested.

期刊简介

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