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排放到环境中的含氮化合物会引起严重问题,例如河流富营养化、水源恶化以及对人类健康的危害。其中,硝酸盐污染已成为一个关键的环境问题,需要技术和政策干预来消除其对人类和环境的影响。针对日益严重的硝酸盐污染,目前主要采取生物法进行脱氮。群体感应（QS）是探索最广泛的细胞间通讯机制,微生物中的化学通讯涉及小的化学信号分子。当信号分子浓度达到一定阈值时,它将结合其特异性受体,从而调节相关基因的表达和某些生理行为。已有研究表明,QS系统对反硝化具有调控作用。QS在环境领域中的应用研究虽然已经越来越多,但是,通过QS提高反硝化作用的研究却鲜少有报道。本课题组的前期研究发现,好氧反硝化作用也受到las和rhl群体感应系统的调控。因此,本文进一步研究群体感应对铜绿假单胞菌好氧反硝化作用的影响及其规律,并探讨las和rhl两个QS系统对氧和NO3ˉ的响应。从群体感应角度提出好氧反硝化的调控策略,为硝酸盐废水的处理提供理论依据。本文主要获得以下结论:（1）QS突变株比野生株具有更高的硝酸盐去除能力,在回补相应的信号分子后,突变株对硝酸盐的去除量与野生株并无显著差异。可见las和rhl两个QS系统对铜绿假单胞菌PAO1的好氧反硝化具有抑制作用。QS系统通过影响反硝化功能基因的表达从而抑制好氧反硝化,因此在有氧条件下,las和rhl两个QS系统对反硝化的调控发生在转录水平,且并不存在上下级间的调控关系。进一步研究表明,QS通过调节蛋白DNR来抑制好氧反硝化作用,因此DNR在此过程中扮演重要角色。（2）随着培养基内初始硝酸盐浓度的升高,Δlas I突变株的硝酸盐去除始终高于WT,但是Δrhl I突变株在高浓度下的硝酸盐去除量与WT相近。当培养基内初始硝酸盐浓度升高至2000 mg/L时,rhl系统对反硝化的似乎不起作用。此时Δrhl I突变株与WT菌株的好氧反硝化酶活和反硝化功能基因的转录表达均无明显差异。高浓度的硝酸盐（2000 mg/L）对las系统无明显影响,但是对rhl系统影响较大。在2000 mg/L的硝酸盐浓度条件下,rhl系统信号分子分泌量大大降低,同时由rhl系统调控的毒力因子分泌量也降低,以及对反硝化的作用减弱。（3）随着培养基内溶解氧（DO）浓度的升高,Δlas I和（35）rhl I菌株的硝酸盐去除始终高于WT。las和rhl群感系统始终抑制着铜绿假单胞菌PAO1的反硝化酶活性和反硝化功能基因的转录表达。可见,DO浓度的变化并未影响QS对菌株反硝化作用的抑制。但DO的降低会抑制rhl系统信号分子和毒力因子的分泌,对las系统无显著影响。这些现象可能与呼吸电子传递链有关,QS通过调控异化硝酸盐呼吸调节子来抑制反硝化,但是在不同溶解氧条件下的调控关系仍需要深入探讨。（4）P.aeruginosa的生物强化可将污泥的硝酸盐去除率由56±2%提高至82±1%。在生物强化系统建立的基础上,群体感应抑制对菌株好氧反硝化的影响结果显示,添加群体感应抑制剂（QSI）姜黄素可有效抑制3-oxo-C12-HSL和C4-HSL的分泌,阻断菌株P.aeruginosa微生物间的交流,从而提升菌株的好氧反硝化效率。加入QSI后,反应器中的硝酸盐几乎被完全除去,硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶的活性分别提高了88±2%和74±2%。此外,nap A、nir S、nor B、nor C和nos Z的转录分别上调了2.3倍、3.1倍、3.2倍、3.7倍和3.3倍,而QS主要在转录水平上调节反硝化作用。