农田氮素养分流失已成为水体富营养化的主要污染源之一。过量的硝酸盐将威胁农业生态系统的健康，甚至人类安全。因此，研究农田氮素养分流失的高效生物调控技术及其机制，是我国乃至世界亟需解决的一个关键技术问题，对保护农田下游集水区生态环境具有重要意义。利用水生植物处理农田排水氮素的生态净化技术目前已得到了广泛的研究与应用。浮萍作为农田地区广泛分布的一种小型浮叶植物，可快速吸收转化水体中的氮素，并耐受多种污水条件，具有生长快、易收割和后期利用侨值高等特点。前人已对浮萍除氮途径和浮萍处理系统净化氮磷污水的效果等方面开展了一系列的研究，但从浮萍-反硝化微生物根际互作角度，研究浮萍源促进反硝化微生物脱氮的信号物质和作用机制鲜有报道。对植物根系-反硝化微生物互作脱氮的信号物质及其作用机制，也没有明确的说法。　　本论文以浮萍-反硝化微生物协同除氮为研究主线，利用化学、微生物学和分子生物学等相关研究手段，系统研究了浮萍根系分泌物和提取物促进荧光假单胞菌（P.fluorescens）脱氮的效果，分离和鉴定了浮萍源促进P.fluorescens脱氮的关键信号物质种类和特定物质。在此基础上，进一步探讨了特定信号物质促进反硝化的作用机制。主要研究结果如下:　　(1)根系分泌物是影响浮萍除氮效果的积极因素。紫背浮萍(HZ1)和青萍(WX3)在自然条件和无菌条件下的根系分泌物总组分对P.fluorescens的脱氮效率(NRE)均有显著促进，且效果为HZ1＞WX3。两种浮萍根系分泌物的化学成分对P.fluorescens的NRE有不同的影响。其中，自然条件下两种浮萍根系分泌物的水不溶性组分（F组分）有最高约30％的促进率。两种条件下，HZ1和WX3的中性组分也表现出相当的促进，碱性组分基本无影响，而WX3的酸性组分还有抑制效应。浮萍根系分泌物与P.fluorescens的NRE有特定剂量-效应关系，且酸性组分可能是HZ1根系分泌物脱氮促进效果高于WX3的主要原因之一。添加的根系分泌物组分TOC的浓度低于反硝化培养基中碳源的2％，营养性贡献可忽略。结果表明，浮萍根系分泌物活性组分中影响P.fuorescens脱氮活性的物质不是传统的营养因子，更有可能作为生物化学信号起作用。　　(2)通过GC/MS鉴定到了6种目标活性物质，分别为F组分中4种脂肪酸甲酯类化合物HDM、cis-7-HDM、DDM和12-HSM，以及中性组分中2种脂肪酸酰胺类化合物油酸酰胺和芥酸酰胺。这6种目标物质存在于两种浮萍的无菌根系分泌物中，却没有在浮萍根际微生物群落的分泌物中检测到，进一步说明它们主要是由浮萍植物分泌。目标物质标准品反证实验表明，cis-7-HDM和芥酸酰胺显著促进了P.fluorescens的NRE，最高促进率分别为25.9％和33.4％，而其他四种物质无明显促进作用。因此，cis-7-HDM和芥酸酰胺是浮萍根系分泌物中促进P.fluorescens脱氮的主要非营养性信号物质。　　(3)浮萍提取物也能有效促进P.fluorescens脱氮。HZ1和WX3提取物总组分对P.fluorescens的NRE均有显著促进效果，且分离后的不同组分对P.fluorescens脱氮也有不同程度的影响。其中，中性组分有显著的促进作用，而酸性组分和碱性组分均无影响。HZ1和WX3提取物中性组分与P.fluorescens脱氮促进率有特定的剂量-效应关系，在25 mg L-1时达最大的促进率，分别为10.2％和13.0％。GC/MS的鉴定结果表明，脂肪酸(FA，35.1％)和甾醇(ST，31.5％)是浮萍提取物中性组分中含量最高的两类脂质化合物，其中以FA7(20.2％)和ST1(13.2％)含量最高。其次，还发现了一定量的萜烯(12.0％)，脂肪酸脂类化合物(3.73％)和酚类化合物(2.45％)以及少量的脂肪酸酰胺，单甘酯和烷烃化合物。　　(4)浮萍提取物中性组分中典型物质种类活性反证试验表明，脂肪酸类化合物是浮萍提取物中具有特定氮去除促进活性的物质种类。不同化学结构的脂肪酸活性试验显示，十八碳链长的不饱和脂肪酸具有最高的氦去除促进效应。FA7和FA6同时存在于浮萍提取物和根系分泌物中，FA7和FA6对P.fluorescens脱氮最高促进率分别为61.8％和50.7％。因此，FA7是浮萍提取物中具有最大氮素去除促进作用的非营养性功能物质。　　(5)浮萍源的信号物质cis-7-HDM、芥酸酰胺和FA7对P.fluorescens脱氮的促进作用主要是通过反硝化途径实现，对菌体吸收部分的氮无影响。相比于cis-7-HDM和芥酸酰胺，FA7具有最大的促进效应。在反硝化培养液中，FA7对P.fluorescens生长影响不明显，却显著促进了P.fluorescens的NO3-、NO2-、NO还原速率以及N2O的产生速率。更重要的是，FA7改变了P.fluorescens反硝化终产物的组成，促进了N2O向N2的还原过程。FA7促进了反硝化还原酶NAR、NIR和NOR的活性，却抑制了NOR的活性;FA还诱导了P.fluorescens与NO3-还原相关基因narG的表达，表明FA7能在转录水平调控反硝化。FA7显著促进了另外一种典型反硝化细菌施氏假单胞菌(P.stutzeri)的NO3-还原速率，说明FA7可能对反硝化细菌有普遍的促进效果。因此，FA7具有促进水体NO3-去除和减少温室气体N2O排放的环境意义和应用潜力。