污染水體土著微生物DNA穩定同位素探針和高通量測序技術

　　當污染環境中的土著微生物缺乏降解能力時，可通過從環境中分離具有較強污染物降解能力的土著微生物，經過擴大培養，再接種到原環境，用以提高污染物降解。這就是所謂土著微生物強化技術，在環境修復方面具有巨大的應用潛力。對土壤多環芳烴（PAHs）的研究表明，土著微生物強化技術能夠顯著提高PAHs的礦化速率，同時可以改變體系中微生物的群落結構。然而，盡管通過引入土著功能微生物能夠顯著增強生物修復的效果，但目前對所引入的土著微生物在生物修復過程中所表現出來的降解能力及其作用機理，尚有待明晰。

　　近期，中國科學院廣州地球化學研究所博士生李繼兵和導師羅春玲，通過向石油污染的水體中加入能高效降解菲的微生物Acinetobacter tandoii LJ-5，采用DNA穩定同位素探針（DNA-SIP）和高通量測序技術，研究了LJ-5的菲降解能力和其對土著菲降解微生物群落多樣性的影響。結果顯示，添加LJ-5能夠顯著提高菲的生物降解效率。但是，LJ-5并沒有直接參與污水中菲的降解，它的主要作用是改變了原體系中的菲降解功能微生物的群落結構，增加了功能微生物群落的多樣性。未接種LJ-5時，參與菲降解的微生物包括Rhodoplane、Mycobacterium、Xanthomonadaceae和Enterobacteriaceae；接種LJ-5后，除Mycobacterium和Enterobacteriaceae仍保持菲降解功能外，另外五種不同的菌群Bacillus、Paenibacillus、Ammoniphilus、Sporosarcina和Hyphomicrobium也參與了菲的降解。在所有參與菲降解的土著功能微生物中，Rhodoplanes、Ammoniphilus、Sporosarcina和Hyphomicrobium對菲的降解能力首次得到證實。該研究結果有助于加深對污水處理中土著微生物強化技術作用機制的理解，為石油污染水體的生物修復提供了理論基礎。

　　該研究得到國家自然科學基金資助，相關成果已于近日發表于英文期刊《環境科學與技術》。

　　論文信息：Jibing Li, Chunling Luo*, Dayi Zhang, Mengke Song, Xixi Cai, Longfei Jiang, Gan Zhang, 2018. Autochthonous bioaugmentation modified bacterial diversity of phenanthrene degraders in PAH-contaminated wastewater as revealed by DNA-stable isotope probing. Environmental Science & Technology 52, 2934-2944.

圖1 土著微生物強化對PAHs污染水體中菲降解功能微生物影響的示意圖

圖2 菲降解功能微生物和其相關微生物基于16S rRNA基因序列的系統發生樹