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反硝化细菌响应和形成微粒基质中的微尺度梯度( Denitrifying bacteria respond to and shape microscale gradients within particulate matrices )
Steven Smriga Davide Ciccarese Andrew R. Babbin
异养反硝化作用使兼性厌氧菌即使受到氧(O)可利用性的限制也能继续生长。特别是颗粒提供了物理基质，其特征在于即使在氧充足的本体条件下也具有降低的可操作性，从而创造了微生物反硝化菌可能增殖的微环境。尽管数值颗粒模型一般将反硝化作用描述为半径的函数，但我们在这里提供了由于微菌落内部和之间的局部相互作用而导致的颗粒内反硝化活性的不均匀性的证据。细胞和微菌落的作用是相互遮蔽的，在O饱和的水体中仅在微米范围内促进厌氧过程。即使在氧充足的流体中，在氧化剂扩散和局部呼吸平衡的驱动下，亚氧和反硝化作用沿10～100m的陡峭梯度可重复地发展和迁移。此外，密集细胞之间的代谢分化是由O的扩散供应所决定的，导致硝酸盐和亚硝酸盐还原酶表达的分布具有明显的双峰性。最初的接种密度控制了缺氧发展的速度，即使接种了很少细菌的颗粒仍然能够缺氧。我们的实验结果捕获了反硝化菌基因表达的动态，与微尺度物理基质上的O浓度直接相关，提供了好氧和厌氧过程的共现和空间排列的观察。
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