N-辛酰基-DL-高丝氨酸内酯介导的群体感应强化盐碱土壤中石油烃微生物降解的机制研究

本研究针对盐碱土壤中石油烃污染修复效率低下的问题，通过外源添加N-辛酰基-DL-高丝氨酸内酯（C8-HSL）调控群体感应（QS）机制，结合Pseudomonas Stutzeri M3菌株接种，显著提升总石油烃（TPH）降解率37.83%，并揭示其通过增强胞外聚合物（EPS）分泌、关键酶活性和微生物群落协同作用实现的机制，为石油污染土壤绿色修复提供新策略。

　　

随着原油使用量增加，石油烃污染土壤问题日益严峻，不仅破坏土壤结构和生态系统，其修复还因微生物降解抗性而复杂化。长期暴露于石油烃的环境中，部分土著微生物如假单胞菌（Pseudomonas）等已进化出利用烃类作为碳源的能力，成为生物修复的核心力量。然而，盐碱土壤的特殊理化性质进一步限制了微生物活性，亟需开发高效调控手段。山东科技大学的研究团队在《Biochemical Engineering Journal》发表论文，创新性地通过外源添加群体感应（QS）信号分子N-辛酰基-DL-高丝氨酸内酯（C8-HSL），结合高效降解菌Pseudomonas Stutzeri M3，系统解析了QS驱动石油烃高效降解的分子机制。

研究采用石油污染盐碱土壤（pH 8.06，盐含量未标注）为对象，通过梯度浓度C8-HSL处理，结合TPH含量测定、降解酶活性分析、土壤基础呼吸（SBR）监测及EPS组分表征等技术，阐明QS对微生物代谢网络的调控作用。

Effect of C8-HSL addition on TPH, degradative enzyme activities, and soil basal respiration
实验显示，100 nM C8-HSL使TPH含量从11928.53 mg·kg^-1降至3620.25 mg·kg^-1，降解率提升37.83%。同时，烷烃单加氧酶（AlkB）和脱氢酶活性显著增强，SBR强度提高，表明C8-HSL通过激活微生物代谢加速烃类矿化。

Mechanisms of EPS regulation by C8-HSL
外源C8-HSL使EPS产量增加，疏水性功能团占比提升，其中蛋白质与多糖比例优化，强化了微生物对烃类的吸附和乳化作用。透射电镜证实EPS形成致密网状结构，为降解菌提供保护屏障。

Microbial community structure and functional prediction
16S rRNA测序显示，C8-HSL促进Pseudomonas等降解菌富集（相对丰度提高2.1倍），同时增强群体协作基因（如rhlAB）表达，推动降解代谢通路（如脂肪酸β-氧化）的激活。

Conclusion
该研究首次阐明C8-HSL通过三重机制提升修复效率：1）直接激活降解酶系；2）调控EPS合成优化微环境；3）重塑微生物群落功能。其技术兼具高效性（缩短修复周期）和经济性（低浓度信号分子即可生效），为盐碱地石油污染治理提供理论支撑和应用范式。

研究获国家自然科学基金（52274215等）和山东科技大学杰出青年项目（SKR22-5-01）支持，作者声明无利益冲突。