QSCNAS：为全球污水处理厂活性污泥种群通讯系统研究和细菌挖掘开发的在线分析平台

作为现代城市社会的重要基础设施，污水处理厂在控制污染物排放和人类社会的绿色可持续发展方面起着关键作用。在此过程中，活性污泥法及其衍生改良工艺已经成为处理污水最广泛使用的方法。值得注意的是，活性污泥法的性能取决于微生物群落的动态平衡，并进一步受到微生物相互作用的影响。细菌之间的通信过程被称为群体感应，近年来以其协助多种群行为的能力而受到广泛关注，在次级代谢，生物膜形成，生物荧光和毒力因子表达等方面发挥重要作用。先前的研究已经证实种群通讯对活性污泥及其衍生工艺的影响以及通过种群通讯调节增强运行性能和稳定性的有效性。然而，由于各种信号的共存和复杂的相互作用，了解种群通讯调节的行为以及不同信号类型在污水处理系统中的作用仍然是一个严重的挑战。近年来，大量开始着重于研究复杂生态系统中多个种群通讯系统的相互作用，但污水处理系统中的种群通讯系统在很大程度上是单独收集的。污水处理中对群体感应菌群全面调查的缺乏限制了对基于种群通讯的语言系统中复杂微生物相互作用的深刻理解。

考虑到种群通讯在污水生物处理过程中的重要性，本研究旨在构建活性污泥种群通讯细菌数据库和基于信号分子的通信网络。我们首先开发了一个本地数据库，以根据信号分子分泌，接受和淬灭来识别QS和QQ细菌。借助全球水系统微生物组联盟在6大洲23个城市269个污水处理厂统一采集和测序得到的1186个活性污泥样本，我们鉴定了活性污泥中潜在QS和QQ细菌并搭建在线平台供研究者进行检索分析活性污泥中基于微生物通讯的相互作用。

在该浏览选项中，提供了查询框，用户可以在“全部QS菌”、“合成者”、“接受者”或“淬灭者”的基础上点击查询，浏览QS和QQ条目。这四个框提供了六种QS语言，蓝色圆圈和灰色圆圈分别表示相应的QS/QQ语言系统的功能存在和不存在。

例如，当用户点击接受者总览框后，页面会跳转至潜在的信号分子接受细菌列表，该列表中行表示细菌名称及所属门水平分类，列表示不同信号分子类型，蓝色的圆圈表示该细菌可作为该信号分子的潜在接受者。当然，用户也可以点击其他几个总览框进行浏览。

在分类检索选项中，提供了查询框，用户可以在查询框中根据“全部QS菌”、“合成者”、“接受者”或“淬灭者”进行查询，用于搜索特定的QS和QQ条目。用户还可以选择不同种群通讯系统的联合检索，查看多个QS和QQ功能在细菌中的分布，或者查询特定功能细菌的信息。

值得注意的是，每一个检索框下都有对应的语言类型可供用户选择具体查看哪种信号分子类型，同时也可以选取多个信号分子语言类型，查看语言串扰中存在哪些细菌。

例如，某用户想要了解AHLs和AI-2串扰条件下的细菌都有哪些，点击确认后，会出现AHLs和AI-2串扰的细菌列表。

同时，如果用户想要了解某种细菌有可能包含哪些通讯功能，可以输入细菌名称，进行检索，例如，输入不动杆菌时，可以看到不动杆菌可能包含AHLs，AI-2和DSF的信号分子接收相关功能 。

在网络和功能分析页面中，我们利用全球WWTPs的微生物组数据，在活性污泥中建立了一个具有上万条潜在链接的QS通信网络。

主页面展示了我们根据网络特性（即节点度和中心性）筛选出的前5%网络节点及其相关关系，同时，我们结合最新的MIDAS数据库对细菌的功能进行了细分，用户可以根据需求点击上方的按钮进行查看功能菌之间的通讯网络，目前包含丝状污泥膨胀，NPS循环等相关细菌。特别值得关注的是，用户也可以根据自己感兴趣的细菌输入名称，查看与该细菌具有潜在QS联系的其他细菌，以了解基于QS的细菌互作。同时，用户还可以点击右上方的下载按钮下载自己感兴趣的关系图。

·通过对全球1186个活性污泥样本收集，构建了活性污泥中的QS和QQ细菌数据库；

·用户可以根据自己的需求进行浏览，分类检索，网络构建和功能分析等主要模块分析；

·网站链接： http://www.qscnas.cn/