卷期：《土壤学报》2024年第61卷第3期
生物修复是一种常用的污染土壤原位修复技术，能够利用微生物净化土壤污染物，其效率和经济性优于传统的化学和物理方法。相较于常规微生物修复技术，生物膜中的细胞在基质中受到保护，具有更好的适应恶劣环境和生存的机会。因此，生物膜主导的污染土壤生物修复技术凭借其高效且安全的特点，展现出更好的应用前景。
生物膜的产生和扩散受到群体感应（Quorumsensing，QS）的调控，群体感应通过信号分子调控胞外聚合物（Extracellular polymeric substances，EPS）的产生，改变生物膜特性，从而增强对污染物的修复效果。
图1 群体感应调控生物膜的形成过程
群体感应在控制各种微生物生理功能方面起着重要作用，如生物膜的形成和污染环境的生物膜修复等。生物膜为细胞间相互作用、遗传物质的细胞间交换、通讯信号和代谢物扩散提供了最佳环境。群体感应介导的生物膜技术在修复污染土壤方面具有较好的应用前景，对生物膜QS系统而言，厘清信号分子的生成规律和在微生物间的信号传导路径及机制至关重要，此过程有助于功能菌群的工程化设计及应用。
目前，合成生物学家常采取操控QS的策略，通过细胞的基因工程改造，控制QS信号分子的生成规律，从而调控工程菌对污染物降解等目的性状的表达。现有大多数较成熟的研究主要针对革兰氏阴性菌，其他微生物物种（包括革兰氏阳性菌和真菌）的生物膜QS系统也需引起关注。另一个重要的研究领域包括生物膜QS系统干扰和信号特异性，其在调控生物膜的形成和土壤中污染物的去除方面起着关键作用。此外，群体感应信号分子在特定环境下的调控可以帮助维持土壤中微生物群落稳定性，因此，合成生物学家可利用生物膜QS系统来调控微生物群落行为，充分发挥功能微生物的修复能力，混合菌群的微生物群落工程也将成为该研究方向的重要目标。
第一作者简介
担任国家自然科学基金通讯评议专家、全国博士硕士学位论文评审专家、IJERPH专刊客座编辑、《土壤学报》青年编委、Water Res.、J. Environ. Sci.等学术期刊审稿人。
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