微生物电化学系统（Bioelectrochemical System，BES）是以电活性微生物为催化剂将贮存在有机物中的化学能转化为电能的新型生物电化学系统，能够同步实现废水中污染物降解和清洁能源回收，近年来在新能源和环境治理领域受到了广泛关注。电活性微生物（如Shewanella、Geobacter等）在与胞外电子受体（如电极）交换电子的过程中会附着于电极上形成电活性生物膜，而研究显示阳极电位对电活性生物膜的形成以及胞外电子传递过程的具有显著的调控作用。
通过对接种Shewanella oneidensis MR-1的BES施加不同的阳极电位（-0.3、0、0.3、0.6 V），结果表明较高的阳极电位（0.6 V）提高了S. oneidensis MR-1对底物（电子供体）的代谢能力，显著提高了BES的库伦效率（40.57 %）和电流密度（0.75 mA/cm³）。高阳极电位调控下S. oneidensis MR-1的间接电子传递途径（黄素类胞外电子传递介体）在胞外电子传递过程中起着重要作用。3D-EEM结果显示较高的阳极电位促进S. oneidensis MR-1胞外蛋白质和代谢物的分泌，进而改变胞外聚合物（EPS）的组成与结构。在-0.3 V阳极电位下驯化的电活性生物膜表现出最高的传质内阻（17.78 Ω）；当电位逐渐提高到0.3 V时，传质内阻逐渐降低（0 V：16.18 Ω；0.3 V：11.31 Ω）；但当电位继续增加到0.6 V时，传质内阻则有所增加（14.28 Ω），这可能因为0.6 V的电位刺激细菌分泌更多的EPS，且其中的胞外多糖成分具有绝缘性。
转录组结果表明高阳极电位激活部分TCA循环，产生更多的胞内电子。另外，高电位提高S. oneidensis MR-1底物摄取能力、氨基酸合成能力、细胞运动能力及细胞色素C合成能力，促进电活性生物膜形成和整体的细胞生物过程。而低电位提高S. oneidensis MR-1氨基酸分解能力并促进细胞的脂质代谢，氨基酸的降解途径可能是S. onedensis MR-1获取能量的重要途径之一。
本研究主要讨论了生物电化学系统（BES）的阳极电位对S. oneidensis MR-1胞外电子传递过程的调控作用，并从分子生物学角度解析了不同阳极电位对S. oneidensis MR-1功能基因表达、代谢途径的影响，为研究电活性微生物胞外电子传递过程提供理论支撑。

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