突破!枝孢菌(Cladosporium)—— 水环境微污染物治理的新希望

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Environmental Technology & Innovation 6.7

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  水环境中微污染物(MPs)的累积威胁生态与人类健康,传统处理方法存在局限。研究人员对 53 种子囊菌分离株展开研究,发现枝孢菌(Cladosporium)能高效去除多种微污染物并解毒。该研究为微污染物治理提供新思路,意义重大。

  在如今的环境问题中,水环境里微污染物的存在就像一颗 “定时炸弹”。这些微污染物来源于农业、工业活动,还有个人护理产品和药品等。它们虽然浓度低,却难以被生物降解,常规的污水处理厂拿它们没办法,后续的物理化学处理方法又能耗高、成本大,还可能产生有毒副产物。所以,寻找一种绿色、高效的微污染物处理方法迫在眉睫。
丹麦技术大学的研究人员为了解决这个难题,开展了一项针对微污染物去除的研究。他们从受污染的土壤和污水处理厂分离出 53 种子囊菌(Ascomycota),对其去除 22 种微污染物的能力进行评估。研究发现,枝孢菌(Cladosporium)在去除多种微污染物方面表现卓越,能显著降低微污染物混合物的毒性。该研究成果发表在《Environmental Technology 》,为水环境微污染物治理提供了新的方向和理论依据,有助于推动生物修复(Mycoremediation)技术在污水处理中的应用。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。他们通过基因组测序,对表现优异的枝孢菌菌株进行基因分析;利用蛋白质组学技术,研究在微污染物存在时细胞内蛋白质的表达变化;借助代谢组学分析,鉴定微污染物的转化产物,以此探究微污染物的转化路径。

下面来看具体的研究结果:

  • 枝孢菌去除微污染物效果显著:研究人员筛选了 53 种子囊菌对 22 种微污染物的去除能力,在基本培养基(MM)中培养 12 天后,发现 9 种微污染物的去除率超过 45%。进一步研究发现,枝孢菌在去除多种微污染物方面效果突出,其中 Cla4 菌株对 6 种测试微污染物的去除率超过 90%。
  • 枝孢菌可解毒多种微污染物:对 Cla4、Cla5 和 Cla8 菌株的研究表明,微污染物在这些菌株上的吸附作用可忽略不计,主要是发生了生物转化。同时,实验证明这些菌株能有效降低微污染物混合物的毒性,保障了生物系统的安全性。
  • 代谢组学揭示微污染物转化路径:通过 LC-MS/MS 结合非靶向分子网络分析,研究人员发现不同枝孢菌菌株对微污染物的转化路径不同。例如,5 - 甲基 - 1H - 苯并三唑在 Cla4 菌株中会发生双氧化,而在 Cla5 和 Cla8 菌株中主要产生单氧化产物。此外,对于某些微污染物,如环丙沙星、磺胺甲恶唑和舍曲林,未检测到转化产物,可能是发生了更广泛的降解。
  • 基因组测序与分析:研究人员对 Cla4、Cla5 和 Cla8 菌株进行基因组测序,首次获得了这三种菌株的高质量基因组。分析发现,它们编码了多种细胞色素 P450 和碳水化合物活性酶(CAZyme),这些酶可能在微污染物转化中发挥重要作用。
  • 蛋白质组学分析确定潜在转化酶:对 Cla4 菌株进行差异蛋白质组学分析,发现多种氧化还原酶和甲基转移酶在微污染物存在时上调,这些酶可能是微污染物转化的潜在生物催化剂。

综合研究结论和讨论部分,该研究意义非凡。它首次系统地研究了多种子囊菌对多种微污染物的去除能力,发现枝孢菌具有高效转化和解毒微污染物的能力。同时,通过多组学分析,初步揭示了微污染物的转化机制,为后续深入研究提供了重要基础。不过,虽然研究取得了重要进展,但仍有一些问题有待解决,比如参与微污染物运输的系统尚未明确,相关酶在微污染物转化中的具体作用还需进一步验证。未来的研究可以朝着这些方向展开,以完善对微污染物生物修复机制的理解,更好地推动水环境微污染物治理技术的发展。

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