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二价锰(MnⅡ)在自然水体中广泛存在，在微生物的催化作用下MnⅡ能被氧化生成生物氧化锰（MnⅢ及MnⅣ）。由于生物锰氧化物本身对污染物具有较强的氧化吸附能力，因此在水体净化上具有重要研究价值。以往国内外对锰氧化微生物的研究主要基于单个模式菌株的催化机理及生成的生物氧化锰的结构及化学特性，而对微生物相互作用导致的MnⅡ氧化过程缺乏深入研究。 本论文以复合菌系（节杆菌和鞘氨醇盒菌）为对象，首先探讨了“双菌株仅在混合培养体系产生锰氧化活性”的分子机制。结合传统微生物培养试验和现代分子生物学手段，发现MnⅡ氧化活性的产生必要条件是双菌活细胞的直接接触。进而采用改进的蛋白提取和纯化策略成功获取了双菌活细胞培养液中产生的MnⅡ氧化蛋白。质谱鉴定结果表明，该蛋白属于胆红素氧化酶，来自节杆菌。利用基因组步移法获得了该基因的全长序列(2040 bp)，该基因被命名为box。通过发育树分析发现该基因编码的蛋白序列与已知的锰氧化蛋白序列系统发育关系较远。利用RNA-seq技术考察混合培养体系中双菌的基因转录情况。结果显示，节杆菌中MnⅡ氧化基因box在混合培养开始时处于沉默状态，而后被鞘氨醇盒菌激活（很可能通过释放压力因子），从而产生MnⅡ氧化活性。 为了探讨种间相互作用导致的MnⅡ氧化在实际水体中的发生过程，将双菌分别接种到地下水、生活污水及焦化废水，结合微生物群落表征及水质分析确定双菌MnⅡ氧化活性与菌株比例、水质的相互关系。结果表明，双菌能在三种实际水中氧化MnⅡ;而水中营养物质浓度是影响MnⅡ氧化速率的重要因子。另外发现，双菌相互作用产生的生物氧化锰能促进水中DOC和TN的去除，具有深度净水的作用。 进一步发现双菌均为砷还原菌，能将AsⅤ还原AsⅢ。在此基础上提出假设“种间相互作用改变水体中As的归趋”。在含AsⅤ和MnⅡ体系中，比较了单菌与双菌培养体系中As的转化和迁移。结果显示双菌培养体系中As的变化分三个阶段:1）AsⅤ被双菌还原为AsⅢ;2）双菌相互作用产生的锰氧化物氧化AsⅢ并吸附AsⅤ，As/Mn的吸附比例约为0.022;3）由于锰氧化物的还原性溶解及产生的MnⅡ与As竞争吸附位点，使得原本吸附在锰氧化物的As发生解吸附。造成As转化和迁移的根本原因是双菌的砷还原活性及相互作用产生的锰氧化活性在培养过程的强弱变化。