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该研究由Numfon Eaktasang、Christina S. Kang、Heejun Lim、Oh Sung Kwean、Suyeon Cho、Yohan Kim和Han S. Kim共同完成，作者均来自韩国首尔建国大学的环境工程系。研究发表于2016年的《Bioresource Technology》期刊，卷号为210，页码范围61-67。
该研究的主要科学领域是微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）和硫酸盐还原菌（Sulfate-Reducing Bacteria, SRB）的电子传递机制。研究的背景是，硫酸盐还原菌在土壤和沉积物中广泛存在，通常利用可溶性硫酸盐作为电子受体进行呼吸作用。然而，当可溶性电子受体（如硫酸盐）受限时，这些细菌如何利用不溶性电子受体（如铁氧化物）进行电子传递的机制尚不明确。研究的主要目的是探究硫酸盐还原菌（特别是Desulfovibrio desulfuricans）在可溶性电子受体受限条件下，是否能够通过产生纳米级导电纤维（nanofilaments）来实现不溶性电子受体的直接电子传递。
研究分为多个步骤，详细流程如下：
细菌培养及条件设置
研究使用了Desulfovibrio desulfuricans（ATCC 27774）作为主要研究对象，细菌在严格厌氧条件下培养。培养基中包含了硫酸盐（50 mM）和铁（III）氧化物（50 mM）作为可溶性和不溶性电子受体。对照组则在不提供电子受体的条件下培养。
微生物燃料电池（MFC）的构建与运行
研究构建了双室MFC，阳极室中接种了D. desulfuricans，阴极室中填充了Tris缓冲液，并持续通入水饱和空气。MFC的电极由石墨毡制成，连接外部电阻以监测电压变化。实验过程中，阳极室持续通入氮气和二氧化碳的混合气体以维持厌氧条件。
纳米纤维的生产与表征
通过原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）对细菌产生的纳米纤维进行形态学和电导率表征。AFM用于测量纳米纤维的尺寸和电导率，SEM用于观察电极表面生物膜的形成。
系统性能评估
通过监测MFC的电流密度、库仑效率（Coulombic Efficiency, CE）和电子传递速率，评估D. desulfuricans在MFC中的性能。实验还使用了混合硫酸盐还原菌进行对比研究。
数据分析与系统发育分析
通过16S rRNA基因的PCR扩增和测序，对阳极生物膜中的细菌进行系统发育分析，以确认实验中使用的是纯培养的D. desulfuricans。
纳米纤维的生产
研究发现，当D. desulfuricans在不溶性电子受体（如铁（III）氧化物）条件下培养时，会产生大量纳米级导电纤维。这些纤维的尺寸为7-9 nm（高度）、8-12 nm（宽度）和6 µm（长度），其电导率为5.81 S/m。
MFC性能
在MFC中，D. desulfuricans能够直接将电子传递到不溶性电极，最大功率密度为8.03 W/m³，库仑效率高达98%。混合硫酸盐还原菌的MFC性能略低，最大功率密度为7.40 W/m³，库仑效率为92.1%。
纳米纤维的功能
通过AFM和SEM观察，发现纳米纤维在电极表面形成了密集的生物膜网络，促进了细胞间的电子传递。这些纳米纤维的电导率与铁还原菌（如Geobacter sulfurreducens和Shewanella oneidensis）产生的纳米线相当。
研究表明，D. desulfuricans在可溶性电子受体受限条件下，能够通过产生导电纳米纤维来实现不溶性电子受体的直接电子传递。这一发现不仅揭示了硫酸盐还原菌在自然环境中电子传递的新机制，还为微生物燃料电池的应用提供了新的思路。通过纳米纤维的直接电子传递，MFC可以在不依赖电子穿梭介质的情况下高效发电。
重要发现
研究发现，D. desulfuricans能够产生导电纳米纤维，这在硫酸盐还原菌中尚属首次报道。
方法创新
研究使用了原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）对纳米纤维进行详细表征，提供了高分辨率的形态学和电导率数据。
应用价值
该研究为微生物燃料电池的设计和优化提供了新的理论依据，特别是在不依赖电子穿梭介质的情况下实现高效电子传递方面具有重要应用前景。
研究还发现，混合硫酸盐还原菌在MFC中的性能与纯培养的D. desulfuricans相当，这表明Desulfovibrio属的细菌在自然环境中可能广泛存在并具有相似的电子传递能力。此外，研究为理解硫酸盐还原菌在土壤和沉积物中的生物地球化学循环作用提供了新的视角。
通过这项研究，科学家们不仅揭示了硫酸盐还原菌在电子传递中的新机制，还为微生物燃料电池的实际应用提供了重要的理论支持。