盐耐受性弧菌Vibrio natriegens SWS5降解孔雀石绿的高效机制与安全评估：环境修复新策略

本研究针对纺织工业废水中的有毒染料孔雀石绿(MG)污染问题，从海洋环境中分离出高效盐耐受菌株Vibrio natriegens SWS5。通过优化降解条件（20 g/L NaCl、30°C、220 rpm）实现97.88%的MG降解率，首次揭示其通过漆酶(Laccase)、锰过氧化物酶(MnP)等酶系驱动的氧化-去甲基化双通路机制，并结合斑马鱼模型证实降解产物的低毒性。该成果为高盐染料废水处理提供了新型生物修复方案，发表于《Biochemical Engineering Journal》。

　　

纺织工业排放的合成染料污染已成为全球性环境难题，其中三苯甲烷类染料孔雀石绿(MG)因具有致癌致畸性被多国禁用，但仍在非法使用。传统物理化学处理方法存在二次污染、高成本等缺陷，而现有微生物修复技术难以适应高盐废水环境。更关键的是，三苯甲烷染料的微生物降解分子机制尚未阐明，制约了生物修复技术的应用。

针对这一系列问题，齐鲁工业大学的研究团队从威海海域分离获得一株极端盐耐受菌Vibrio natriegens SWS5。该菌株在含20 g/L NaCl的模拟废水环境中，168小时内对100 mg/L MG的降解率高达97.88%，突破现有生物处理技术的盐耐受极限。研究通过16S rRNA测序结合生理生化特征鉴定菌种，采用响应面法优化出最佳降解条件：7.5 g/L蛋白胨、0.04 g/L Fe²⁺、pH 7的220 rpm振荡培养体系。借助HPLC-MS和转录组测序技术，首次系统解析了MG生物降解的分子机制。

Strain screening
从威海港海水样本中筛选出能48小时降解苯胺蓝的菌株SWS5，通过海洋2216E培养基（含19.45 g/L NaCl）富集培养，经N-J法系统发育分析确认其为Vibrio natriegens新菌株。

Optimal degradation conditions
单因素实验结合Box-Behnken设计确定关键参数：盐浓度显著影响细胞膜透性，20 g/L NaCl时菌体比生长速率达0.198 h^-1；Fe²⁺作为氧化还原辅因子，0.04 g/L时漆酶活性提升3.2倍。

Enzyme activities
降解过程中检测到823 U/L的染料脱色过氧化物酶(DyP)、358 U/L漆酶和0.204 U/L锰过氧化物酶活性，其中漆酶基因表达量上调17.3倍，证实其为关键降解酶系。

Degradation pathways
HPLC-MS鉴定出N-去甲基化产物（m/z 330）和苯环开裂产物（m/z 180），提出氧化与去甲基化双通路模型：途径I通过DyP催化苯环羟基化，途径II由细胞色素P450介导逐步去甲基化。

Safety assessment
降解产物对大肠杆菌抑菌圈直径减少78%，斑马鱼胚胎死亡率从MG原液的100%降至12%，96小时LC₅₀值提升8.3倍，证实降解过程有效解毒。

Transcriptome analysis
RNA-seq发现硫代谢通路（cysK基因）和ABC转运体（yhdY基因）显著激活，揭示菌株通过增强硫供体合成和污染物外排来抵抗MG毒性。

该研究首次证实Vibrio natriegens具有三苯甲烷染料降解能力，其独特的盐耐受特性（能在60 g/L NaCl中生长）填补了高盐废水生物处理的技术空白。发现的DyP-P450双酶协同机制为合成生物学改造提供了新靶点，而建立的斑马鱼-微生物联合毒性评估模型为环境污染物安全评价提供了新范式。研究成果对推动纺织工业绿色转型具有重要应用价值，相关菌种已保藏于中国典型培养物保藏中心（CCTCC NO.M2023147）。