放线菌在邻苯二甲酸酯污染填埋场中的关键降解作用及新型降解菌的发现：基于宏基因组分析的突破性研究

为解决邻苯二甲酸酯(PAE)污染对环境和健康的威胁，研究人员通过宏基因组分析揭示了填埋场中放线菌(Actinobacteria)在降解邻苯二甲酸酯(DBP和DEHP)中的核心作用，并鉴定出链霉菌(Streptomyces)、糖多孢菌(Saccharopolyspora)等关键降解菌。研究首次报道了糖多孢菌和放线马杜拉菌(Actinomadura)的PAE降解潜力，为生物修复提供了新靶点。成果发表于《Scientific Reports》，为污染治理提供了理论依据和菌种资源。

　　

邻苯二甲酸酯(PAE)作为塑料增塑剂，因易从塑料中渗出而广泛污染环境，尤其在填埋场中浓度可达1,350 mg kg^-1。这类化合物具有内分泌干扰性，可导致不育和神经发育障碍，亟需高效降解方案。尽管微生物降解是潜在解决途径，但填埋场微生物群落对PAE的响应机制及温度影响尚不明确。

泰国朱拉隆功大学的研究团队通过土壤微宇宙实验结合宏基因组技术，首次系统解析了填埋场覆盖层微生物对DBP和DEHP的降解机制。研究发现，放线菌在27-37°C下能完全降解DBP和70%的DEHP，并通过功能基因分析揭示了糖多孢菌等罕见菌属的新型降解功能。相关成果发表于《Scientific Reports》，为定向开发生物修复菌剂提供了重要依据。

研究采用土壤微宇宙模拟填埋场环境，通过16S rRNA扩增子测序和鸟枪法宏基因组测序分析微生物群落动态和功能基因；基于宏基因组数据设计选择性培养基分离降解菌；通过GC-FID定量PAE残留，结合生物信息学预测降解通路。

结果部分
生物可行性及土壤特性
1月龄填埋场覆盖层(1MS)中微生物数量达10⁵-10⁷ MPN g^-1，PAE降解菌在27-37°C下活性最高，表明其适应填埋场极端环境。

PAE去除效率
土著微生物在28天内完全降解300 mg kg^-1 DBP，DEHP去除率达70%。混合PAE处理中DBP优先降解，显示底物竞争效应。温度对DEHP降解影响较小，但室温下DBP降解更快（k=0.225 day^-1）。

群落动态
放线菌占比从54.6%升至80%以上，链霉菌为优势属（>50%）。糖多孢菌、诺卡氏菌(Nocardia)等稀有类群携带大量PAE降解基因（酯酶、细胞色素P450等），且在37°C与室温下呈现温度偏好性分布。

功能基因分析
上游降解基因（酯酶、脂酶）在混合PAE处理中富集，下游基因（双加氧酶）在单一PAE处理更活跃。糖多孢菌相关基因在37°C显著增加，诺卡氏菌基因则在室温占优。

菌株分离验证
从微宇宙土壤中分离出14株放线菌（8株链霉菌、3株拟无枝酸菌Amycolatopsis），7天内可降解90% DBP，但对DEHP效率较低（≤54%），验证了宏基因组预测的降解潜力。

结论与意义
该研究首次揭示填埋场放线菌通过酯酶/脂酶-双加氧酶通路高效降解PAE的机制，发现糖多孢菌和放线马杜拉菌等新型降解菌。温度通过调控特定菌属的基因表达影响降解效率，37°C促进糖多孢菌功能基因表达，而室温更利于诺卡氏菌活性。分离菌株对DBP的高效降解能力证实了宏基因组指导分离策略的有效性。

研究突破了传统降解菌筛选的局限性，通过多组学整合揭示了稀有类群的环境功能，为开发针对不同温度条件的生物修复菌剂提供了理论支撑和菌种资源。未来需通过转录组学和中间产物检测进一步验证降解通路，并探索菌群协同机制以提升DEHP降解效率。