可同時降解五種有機污染物 我國科學家成功構建新型工程菌株

記者從中國科學院深圳先進技術研究院獲悉，該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五種有機污染物的新型工程菌株，並通過實際工業廢水樣本驗證，展示了該菌株對高鹽廢水中複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”提供了中國方案。該成果北京時間5月7日在國際學術期刊《自然》發表。

高鹽廢水是工業廢水中的一種特定類型，主要來自化工廠及石油和天然氣的採集加工等，包含懸浮物、有機物、重金屬、有害化學物質和營養鹽等污染物，對環境和生態系統會造成巨大的影響。因此，去除高鹽廢水中的有機污染物對生態環境可持續發展至關重要。

△迭代自然轉化法（INTIMATE）示意圖

自然界的微生物雖然能分解高鹽廢水中的部分污染物，但每個菌種通常只擅長處理一兩種特定污染物。當面對高鹽廢水中油污、重金屬、放射性物質等組成的“混合垃圾”時，這些天然微生物就顯得“力不從心”。此外，因微生物降解所涉及的基因種類和數目較多，常規基因工程技術對菌株設計和改造的速度和深度非常有限。

近年來，合成生物學技術飛速發展為降解菌株的構建提供了可能。研究團隊通過研究，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耐鹽菌株“需鈉弧菌（Vmax）”，並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。這一菌株相較於自然界中微生物，轉化效率可提升數倍。

在進一步研究中，研究團隊在單一菌株中構建了覆蓋單環到多環化合物的五條人工代謝通路，得到的“微生物特種兵”VCOD-15，可實現五種典型芳香類有機污染物——聯苯、苯酚、萘、二苯並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範圍。

研究團隊通過實際工業廢水樣本系統驗證了“微生物特種兵”工程菌株VCOD-15從實驗室到實際污染場地的全場景降解效果。例如，在污染物降解能力方面，這種“微生物特種兵”展現出多靶點同步處理優勢——在48小時內對五種目標污染物的去除率均超60%，其中對聯苯實現完全降解（100%），甲苯、二苯並呋喃等複雜污染物降解率近90%，較天然菌株提升2至3倍效能。

未來，該成果的核心技術可延伸應用於海上溢油污染治理、工業場地修復、微塑料生物降解等多個生態環保場景，不僅為破解複合污染治理難題提供了智能生物工具，更可以推動環保產業從末端治理向生物智造升級，助力雙碳目標實現。

（總枱央視記者 帥俊全 褚爾嘉）