广州地化所在电子垃圾污染土壤PCBs微生物降解研究中取得进展

粗犷的电子垃圾拆解活动导致大量的持久性有机污染物，如：多氯联苯（PCBs）和多溴联苯醚（PBDEs）释放到土壤中，对生态环境与人体健康构成了严重威胁。微生物降解是土壤中PCBs消减的重要途径。但在实际应用中，PCBs的微生物修复却受到了极大限制，究其原因主要有：一、通过分离培养获得的微生物菌种有限，应用时可选项不多；二、电子垃圾拆解区土壤中同时含有高浓度的多种重金属，这对微生物的金属抗性提出了更高要求；三、对原位环境下功能微生物及其降解机制缺乏认识，难以制定有效的调控手段；四、实际环境中的功能微生物与其功能基因无法联系起来，限制了对高效的功能基因异源表达宿主的挖掘，阻碍了功能基因的资源化利用。

粗犷的电子垃圾拆解活动导致大量的持久性有机污染物，如：多氯联苯（PCBs）和多溴联苯醚（PBDEs）释放到土壤中，对生态环境与人体健康构成了严重威胁。微生物降解是土壤中PCBs消减的重要途径。

但在实际应用中，PCBs的微生物修复却受到了极大限制，究其原因主要有：

一、通过分离培养获得的微生物菌种有限，应用时可选项不多；二、电子垃圾拆解区土壤中同时含有高浓度的多种重金属，这对微生物的金属抗性提出了更高要求；三、对原位环境下功能微生物及其降解机制缺乏认识，难以制定有效的调控手段；四、实际环境中的功能微生物与其功能基因无法联系起来，限制了对高效的功能基因异源表达宿主的挖掘，阻碍了功能基因的资源化利用。

近期，中国科学院广州地球化学研究所博士后江龙飞和合作导师罗春玲，利用DNA稳定性同位素探针技术（DNA-SIP），不经分离培养，对清远电子垃圾污染土壤中的PCBs降解微生物进行了原位研究。

鉴定得到了包括Ralstonia，Cupriavidus和DA101在内的21种功能微生物，并首次报道了不可培养细菌DA101具有降解PCBs的能力。研究获得了1个13.8 kb的PCBs降解操纵子，通过解析操纵子结构，揭示了PCBs的降解机制（图1）和该操纵子的水平转移能力。基于四核苷酸指纹特征分析，成功地将功能基因与功能微生物联系了起来，证明了操纵子来自于Ralstonia（图2）。

图1：（A）操纵子结构；（B）PCBs代谢途径

图2：功能基因与功能微生物基因组四核苷酸指纹之间的相互关系

该研究在鉴定功能微生物的同时，揭示了PCBs微生物降解机制，并为功能基因起源分析提供了新途径。该研究成果不仅深化了PCBs污染土壤微生物修复的理论基础，为功能微生物的探查和功能基因的资源化利用亦提供了新思路。

该研究得到国家自然科学基金、广州市科技计划项目的资助，相关成果已发表于Environmental Science & Technology。

论文信息：Longfei Jiang, Chunling Luo,* Dayi Zhang, Mengke Song, Yingtao Sun, Gan Zhang, 2018. Biphenyl-Metabolizing Microbial Community and a Functional Operon Revealed in E？Waste-Contaminated Soil. Environmental Science & Technology, 52, 8558-8567.