藻菌系统在废水处理的规模化应用过程中，始终面临两大核心挑战：一是培养结束后微藻与细菌的分离效率低下，难以实现生物质的有效回收与系统的稳定运行；二是对藻菌之间跨界相互作用的内在机制认知尚不充分，限制了系统协同效能的充分发挥。为破解上述技术局限，本研究开发了一种新型透析膜光生物反应器（DMP），该反应器不仅能够实现微藻与细菌的高效分离，解决分离难题，同时为深入探究藻菌跨界相互作用机制提供了便捷且可靠的研究平台。
将微藻-活性污泥共生体与DMP系统进行耦合应用，对比传统活性污泥法，该耦合系统展现出显著更优的废水处理效能，其中氮去除率达到95.8%、磷去除率为68.1%、化学需氧量（COD）去除率高达96.1%，同时有效提升了微藻生物质的产量，实现了废水净化与生物质资源回收的双重效益。机理研究进一步揭示，微藻在共生系统中发挥关键调控作用，能够促进跨界信号分子（C6-HSL和IAA）的合成与释放，进而在藻类与细菌之间建立起高效的“分子对话”，为两者的协同作用奠定了基础。
借助多组学分析技术，研究进一步阐明了藻菌之间的双向调控机制：微藻能够显著重塑细菌群落结构，同时上调细菌体内IAA合成相关基因的表达；与之相对应，细菌则反向激活微藻体内IAA相关基因的表达，形成了稳定的互馈调控回路。这种双向互馈机制有效放大了藻菌之间的跨界信号传递效率，协同上调了两者体内参与氮、磷代谢的功能基因表达水平，从而驱动废水中污染物的高效降解与去除。
研究结果表明，DMP系统成功构建了藻菌互利共生关系，其中AHLs（酰基高丝氨酸内酯类信号分子）与IAA（吲哚乙酸）共同介导了藻菌之间的双向代谢调控，最终实现了污染物降解与微藻生物质转化的同步优化。该研究不仅为深入理解藻菌跨界通讯的分子机制提供了重要的基础理论见解，也为推动废水生物修复技术的规模化、高效化应用提供了切实可行的实践框架与技术支撑。
原文链接： Signal molecule-mediated algae-bacteria interactions and membrane-enabled separation synergize wastewater bioremediation
