“微生物特種兵”可同時降解5種有機污染物

　　中國科學院深圳先進技術研究院客座研究員戴俊彪與上海交通大學教授唐鴻志團隊合作，成功構建了可同時降解5種有機污染物的新型工程菌株，并通過實際工業廢水樣本驗證，展示了該菌株對高鹽廢水中復合污染物的高效降解能力，為破解傳統微生物處理技術存在的“鹽抑制效應”難題提供了“中國方案”。近日，相關研究成果發表于《自然》。

　　研究團隊通過底盤菌株篩選與耐鹽機制解析，精準鎖定了具有最快繁殖速率、高鹽耐受和易基因編輯等特性的理想底盤細胞——耐鹽菌株“需鈉弧菌（Vmax）”，并基于弧菌類細菌能吸收整合外源DNA的自然轉化能力，通過調控基因精準構建可調控的具有高效自然轉化能力的菌株VCOD-2。研究人員通過測試發現，這一菌株可高效整合外源DNA片段到細菌基因組，相較于自然界中微生物，轉化效率可提高數倍。

　　在進一步研究中，研究團隊將來自不同物種的降解基因模塊進行適配優化，創新性開發了迭代自然轉化法，利用同源替換策略，將5個功能基因簇迭代整合到細菌基因組中，在單一菌株中構建了覆蓋單環到多環化合物的5條人工代謝通路，得到的“微生物特種兵”VCOD-15，可實現5種典型芳香類有機污染物——聯苯、苯酚、萘、二苯并呋喃和甲苯的同時降解，涵蓋了從單環到多環化合物的廣泛底物范圍。

　　實際工業廢水樣本系統驗證結果顯示，在污染物降解能力方面，VCOD-15展現出多靶點同步處理優勢——在48小時內對5種目標污染物的去除率均超60%，其中對聯苯實現完全降解，甲苯、二苯并呋喃等復雜污染物降解率近90%，較天然菌株提升2至3倍效能。

　　不僅如此，在極端工業環境下，VCOD-15在鹽度高達102.5克每升的氯堿廢水中仍保持活性，成功攻克了傳統菌株“遇鹽即失活”的瓶頸；在活性污泥反應器中，12小時內可完全去除高濃度污染物。

　　中國科學院院士、中國科學院大學資源與環境學院院長江桂斌評價說：“VCOD-15菌株的開發不僅給高鹽廢水污染的修復提供了新的解決方案，而且建立了在抗逆底盤菌株基因組上整合多條污染物降解基因簇，并實現功能適配、應用測試的全流程研究范式。”

　　未來，該成果的核心技術可延伸應用于海上溢油污染治理、工業場地修復、微塑料生物降解等多個生態環保場景。