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为解决农业土壤邻苯二甲酸酯（PAEs）污染问题，研究人员构建合成 PAE 降解菌群 SC-5，探究其降解效能与生物强化潜力。结果显示 SC-5 对 DBP、DEHP（200 mg/L）去除率达 98.1%-100%，揭示菌群协同代谢机制，为 PAE 污染土壤修复提供新策略。
塑料在现代社会的生产与生活中占据重要地位，然而其广泛使用带来了严峻的环境问题。邻苯二甲酸酯（PAEs）作为塑料中常用的塑化剂，在塑料的生产、使用及废弃过程中不断向环境释放。据统计，仅中国在 1958 至 2019 年间就有 3905.0 Kt PAEs 释放到土壤中，导致农业土壤中 PAEs 污染严重，如 DBP 和 DEHP 在农业土壤中的浓度分别可高达 57.7 mg/kg 和 264 mg/kg。这些 PAEs 不仅是内分泌干扰物和致癌物，还会通过农业食物链对生态系统和人类健康构成重大威胁，因此亟需有效的修复策略。微生物修复因具有高效、低成本和环保等优点成为重要手段，但 PAE 降解菌群的微生物协同作用及其通过再定殖实现生物强化的效果尚不清楚。为解决这些问题，相关研究人员开展了合成 PAE 降解菌群及其在土壤修复中应用的研究，该研究成果发表在《Environmental Pollution》。
研究人员从添加了 100 mg/kg DEHP 的土壤中种植的玉米（华甜天 - 8 品种）根际土壤中分离 PAE 降解菌，以 DBP 和 DEHP 为目标化合物，通过在以 DBP 和 DEHP（各 200 mg/L）为唯一碳源的 MSM 中进行三代驯化，结合不同培养基分离纯化，获得 25 株不同形态的细菌菌株，经 16S rRNA 基因测序鉴定出 20 株独特菌株，最终构建了合成 PAE 降解菌群 SC-5。研究中主要使用了菌株分离纯化、16S rRNA 基因测序、高通量测序、代谢通路分析等技术方法，样本来源于添加 DEHP 的玉米根际土壤。
合成菌群 SC-5 的构建与降解效能
通过优化，选取 5 株具有强个体降解能力或有益代谢相互作用的关键菌株共培养形成 SC-5。该菌群对 DBP 和 DEHP（各 200 mg/L）表现出高效降解能力，去除率达 98.1%-100%，且半衰期较单菌株缩短，显示出优于单菌株的降解效果。
代谢通路与微生物协同机制
代谢通路分析表明，SC-5 可通过协同代谢完全降解 PAEs 及其中间产物，包括单酯、邻苯二甲酸和原儿茶酸。高通量测序显示，在添加 PAEs 或葡萄糖的矿物盐培养基中，分枝杆菌属（Mycobacterium）的 R14 菌株表现出强 PAE 降解能力，而根瘤菌属（Rhizobium）和类节杆菌属（Paenarthrobacter）占优势，揭示了菌群成员对 PAEs 母体、降解中间产物和代谢物的差异化利用，体现了微生物协同作用。
菌群的再定殖与生物强化效果
SC-5 能够有效再定殖于玉米根际，其成员属在根际的相对丰度显著高于土壤主体，从而显著促进根际 DEHP 的去除，表明其在生物强化修复中的潜力。
研究结论表明，合成菌群 SC-5 通过微生物协同作用实现了 PAEs 的高效降解，揭示了菌群成员间的代谢分工与协作机制，且其在根际的有效再定殖为 PAE 污染土壤的生物强化修复提供了新途径。该研究深化了对微生物协同作用的理解，为开发高效的 PAE 污染土壤修复策略提供了理论依据和实践指导，有助于解决 PAE 污染带来的环境和健康问题，推动微生物修复技术在农业土壤污染治理中的应用。
