“微生物特种兵”可同时降解5种有机污染物

中国科学报讯中国科学院深圳先进技术研究院客座研究员戴俊彪与上海交通大学教授唐鸿志团队合作，成功构建了可同时降解5种有机污染物的新型工程菌株，并通过实际工业废水样本验证，展示了该菌株对高盐废水中复合污染物的高效降解能力，为破解传统微生物处理技术存在的“盐抑制效应”难题提供了“中国方案”。近日，相关研究成果发表于《自然》。

研究团队通过底盘菌株筛选与耐盐机制解析，精准锁定了具有最快繁殖速率、高盐耐受和易基因编辑等特性的理想底盘细胞——耐盐菌株“需钠弧菌”，并基于弧菌类细菌能吸收整合外源DNA的自然转化能力，通过调控基因精准构建可调控的具有高效自然转化能力的菌株VCOD-2。研究人员通过测试发现，这一菌株可高效整合外源DNA片段到细菌基因组，相较于自然界中微生物，转化效率可提高数倍。

在进一步研究中，研究团队将来自不同物种的降解基因模块进行适配优化，创新性开发了迭代自然转化法，利用同源替换策略，将5个功能基因簇迭代整合到细菌基因组中，在单一菌株中构建了覆盖单环到多环化合物的5条人工代谢通路，得到的“微生物特种兵”VCOD-15，可实现5种典型芳香类有机污染物——联苯、苯酚、萘、二苯并呋喃和甲苯的同时降解，涵盖了从单环到多环化合物的广泛底物范围。

实际工业废水样本系统验证结果显示，在污染物降解能力方面，VCOD-15展现出多靶点同步处理优势——在48小时内对5种目标污染物的去除率均超60%，其中对联苯实现完全降解，甲苯、二苯并呋喃等复杂污染物降解率近90%，较天然菌株提升2至3倍效能。

不仅如此，在极端工业环境下，VCOD-15在盐度高达102.5克每升的氯碱废水中仍保持活性，成功攻克了传统菌株“遇盐即失活”的瓶颈；在活性污泥反应器中，12小时内可完全去除高浓度污染物。

中国科学院院士、中国科学院大学资源与环境学院院长江桂斌评价说:“VCOD-15菌株的开发不仅给高盐废水污染的修复提供了新的解决方案，而且建立了在抗逆底盘菌株基因组上整合多条污染物降解基因簇，并实现功能适配、应用测试的全流程研究范式。”

未来，该成果的核心技术可延伸应用于海上溢油污染治理、工业场地修复、微塑料生物降解等多个生态环保场景。

相关论文信息:

《中国科学报》

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