可同时降解五种有机污染物 我国科学家成功构建新型工程菌株

记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉，该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五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”提供了中国方案。该成果北京时间5月7日在国际学术期刊《自然》发表。

高盐废水是工业废水中的一种特定类型，主要来自化工厂及石油和天然气的采集加工等，包含悬浮物、有机物、重金属、有害化学物质和营养盐等污染物，对环境和生态系统会造成巨大的影响。因此，去除高盐废水中的有机污染物对生态环境可持续发展至关重要。

△迭代自然转化法（INTIMATE）示意图

自然界的微生物虽然能分解高盐废水中的部分污染物，但每个菌种通常只擅长处理一两种特定污染物。当面对高盐废水中油污、重金属、放射性物质等组成的“混合垃圾”时，这些天然微生物就显得“力不从心”。此外，因微生物降解所涉及的基因种类和数目较多，常规基因工程技术对菌株设计和改造的速度和深度非常有限。

近年来，合成生物学技术飞速发展为降解菌株的构建提供了可能。研究团队通过研究，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耐盐菌株“需钠弧菌（Vmax）”，并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。这一菌株相较于自然界中微生物，转化效率可提升数倍。

在进一步研究中，研究团队在单一菌株中构建了覆盖单环到多环化合物的五条人工代谢通路，得到的“微生物特种兵”VCOD-15，可实现五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。

研究团队通过实际工业废水样本系统验证了“微生物特种兵”工程菌株VCOD-15从实验室到实际污染场地的全场景降解效果。例如，在污染物降解能力方面，这种“微生物特种兵”展现出多靶点同步处理优势——在48小时内对五种目标污染物的去除率均超60%，其中对联苯实现完全降解（100%），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。

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，不仅为破解复合污染治理难题提供了智能生物工具，更可以推动环保产业从末端治理向生物智造升级，助力双碳目标实现。