黄河三角洲北部边缘河流系统微生物群落动态及蛋白质水平对石化污染的适应性研究

本文结合16S rRNA高通量测序与分子对接技术，揭示了石化污染梯度下微生物群落结构变化及关键功能蛋白（TRP、DndB、TTL）与典型污染物（如NMP、烷烃）的分子互作机制，为水生生态系统微生物适应性提供了结构生物学层面的新见解。

　　

Highlight

本研究通过多组学整合分析，揭示了微生物群落对石化污染的功能响应机制，发现污染区域微生物多样性显著升高，关键菌属（如hgcI clade、CL500-29 marine group）呈现生态位特异性分化。

Field Sampling and Location Selection

2024年6月，我们在山东石化园区内的兴华河（River 1）和小清河（River 2）采集水样，并选取胜利河（River 3）与支脉河（River 4）作为对照河流。研究区域位于淄博石化工业园，具有明显的工业-自然梯度分布特征。

Physicochemical features and petrochemical pollutants of surface water

常规理化指标（如COD、NH₃-N、TP）在污染区与对照区差异较小，但苯系物和NMP（N-甲基吡咯烷酮）等石化污染物浓度呈现显著梯度变化。值得注意的是，除总氮（TN）外，农业活动导致上游对照区的常规污染物浓度反而更高。

Characteristics of pollutant distribution in the watershed around the petrochemical zone

污染物空间分布与人类活动密切相关：农业主导区富集COD/NH₃-N/TP，而工业区则特异性累积苯、NMP及烷烃类污染物（如二十烷、2,2-二甲基癸烷）。这种差异分布为研究微生物的功能适应性提供了理想梯度模型。

Conclusions

石化污染水域微生物群落呈现更高的多样性及均匀度，关键功能蛋白（TRP参与氨基酸生物合成、DndB介导DNA修饰、TTL维持细胞骨架稳定）与污染物存在特异性结合模式。分子动力学模拟表明，TRP-烷烃结合以范德华力为主，而TTL-NMP复合物稳定性主要由静电作用主导。这些发现为污染环境微生物适应性机制提供了分子尺度的新认知。