電活性微生物是一類能夠進行胞外電子傳遞的微生物，其黏附于固體載體上形成的、可與胞外載體進行電子交換的生物膜稱為電活性生物膜。地杆菌是最典型的電活性微生物，在生物電化學系統中，電極電勢是直接影響地杆菌生物膜電化學活性的重要因素。地杆菌生物膜的胞外多聚物（EPS）直接參與了生物膜與電極之間的電子交換，然而不同電極電勢下地杆菌生物膜 EPS的特性及其對生物膜電活性的影響缺乏研究。
本研究由廣東省環境污染與健康重點實驗室楊貴芹等人完成，目的是從電活性生物膜EPS的電化學性質和組分空間分布等角度，研究電極電勢對地杆菌陽極生物膜的影響。結果顯示，在較寬的電極電勢下（-0.4～0.6 V vs. SCE），地杆菌（Geobacter soli）生物膜的産電能力呈先升高後降低的趨勢，生物膜産電性能與EPS的胞外電子轉移能力呈較好的正相關關系。産電性能高的生物膜裡層（靠近電極）的蛋白和脂類含量較高，而産電性能低的生物膜裡層的多糖含量較高。電活性生物膜中起電子傳遞作用的主要是外膜及胞外的氧化還原活性蛋白，而多糖不具有導電性且可能增加電子傳遞的阻力，但是合成更多的胞外多糖是微生物面臨環境壓力的自我保護措施。本研究結果表明不同電極電勢生物膜EPS組分的空間異質性分布是微生物在自我保護與電子傳遞效率之間平衡的結果，這為理解電極電勢影響陽極生物膜電化學性能提供了新的研究視角。
相關成果于2019年5月發表于Water Research雜志，本研究受到國家自然科學基金（41671264和91751109）和“廣東特支計劃”科技創新領軍人才項目（2017TX04Z351）聯合資助。
Yang G, Huang L, Yu Z, Liu X, Chen S, Zeng J, Zhou S, Zhuang L* (2019). Anode potentials regulate Geobacter biofilms: New insights from the composition and spatial structure of extracellular polymeric substances. Water Res. 259: 294-301.
論文鍊接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.05.027
