在雙碳目標(biāo)與水環(huán)境治理需求日益迫切的當(dāng)下，微藻生物膜憑借其高效的碳封存能力與污染物凈化潛力，已成為環(huán)境工程與生物能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。這類(lèi)由微藻細(xì)胞及其分泌物組成的膜狀復(fù)合體，在固定大氣二氧化碳、處理工業(yè)與生活污水等場(chǎng)景中展現(xiàn)出顯著應(yīng)用價(jià)值，其附著效率直接決定了相關(guān)技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用成效。?
植物激素吲哚-3-乙酸（Indole-3-acetic acid，IAA）作為一種廣泛存在于自然環(huán)境中的生物活性物質(zhì)，已被證實(shí)可促進(jìn)微藻細(xì)胞生長(zhǎng)與代謝。然而，自然水體中IAA的濃度往往遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)室研究中常用的高劑量，且環(huán)境中頻繁出現(xiàn)的低劑量IAA刺激對(duì)微藻生物膜形成的長(zhǎng)期影響及遺留效應(yīng)，目前尚缺乏系統(tǒng)研究，這一知識(shí)缺口限制了微藻生物膜技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)。?
為填補(bǔ)這一空白，研究者以模式微藻——小球藻（Chlorella vulgaris）為研究對(duì)象，聚焦不同添加頻率的低劑量IAA對(duì)其生物膜快速附著的調(diào)控作用，設(shè)計(jì)了針對(duì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用總量控制策略，將0.1 mg/L的IAA總劑量分別按1次、2次、4次、8次四種頻率添加到小球藻培養(yǎng)體系中，通過(guò)對(duì)比不同處理組生物膜的附著量，明確最優(yōu)刺激模式。?
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，IAA的添加頻率對(duì)小球藻生物膜附著具有顯著調(diào)控作用。其中，高頻低劑量處理組（8次添加）表現(xiàn)最為突出，其生物膜附著量達(dá)到9.2 g/m2，較單次添加相同總劑量的對(duì)照組提升27%，證實(shí)了重復(fù)低劑量IAA刺激對(duì)生物膜附著具有積極的遺留效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)高劑量激素調(diào)控的思維定式，為低能耗促進(jìn)生物膜形成提供了新路徑。?
為揭示其內(nèi)在機(jī)制，研究者進(jìn)一步開(kāi)展轉(zhuǎn)錄組分析，結(jié)果表明高頻低劑量IAA刺激可顯著上調(diào)小球藻中疏水性氨基酸（如亮氨酸、異亮氨酸）的合成通路基因。疏水性氨基酸的增加能夠提升細(xì)胞表面疏水性，增強(qiáng)微藻細(xì)胞與載體間的相互作用，從而加速生物膜的附著與穩(wěn)定。? 該研究不僅闡明了重復(fù)低劑量IAA刺激調(diào)控微藻生物膜附著的規(guī)律與分子機(jī)制，更為工業(yè)應(yīng)用提供了切實(shí)可行的技術(shù)參考?；诖搜芯砍晒?，可通過(guò)優(yōu)化IAA添加策略，提升微藻生物膜反應(yīng)器的污水處理效率，強(qiáng)化微藻碳捕獲系統(tǒng)的固碳能力，推動(dòng)微藻技術(shù)在環(huán)境治理與碳中和領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。
原文鏈接：Legacy effect of repeated stimulation by indole-3-acetic acid on the rapid attachment of microalgae biofilms
