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本文聚焦食油不动杆菌 DR1 在共代谢过程中对原油的降解机制。通过代谢组学发现，葡萄糖虽非其首选碳源，却可通过促进脂肪酸及低分子有机酸（如戊二酸、柠檬酸等）合成增强烃类代谢，揭示其在原油生物修复中的应用价值。
研究背景与目的
在烃污染土壤中，易代谢碳源的存在会引发碳分解代谢物阻遏（CCR），抑制烃降解菌活性，延缓生物修复进程。本研究以食油不动杆菌（Acinetobacter oleivorans）DR1 为对象，利用代谢组学和液相色谱 - 高分辨精确质谱技术，探究其在葡萄糖共代谢条件下对原油的降解机制及代谢响应，解析生物表面活性剂与葡萄糖对代谢路径的调控作用。
关键实验设计与结果
生物表面活性剂特性
DR1 在培养 144 小时时展现 50% 乳化活性，经薄层色谱（TLC）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）鉴定，其产生的生物表面活性剂为鼠李糖脂，特征官能团包括酯基（1,660 cm-1）、芳香环（1,535 cm-1）及羟基（3,417 cm-1）等，证实其通过降低界面张力增强烃类水溶性。
碳源对生长与降解的影响
在含原油的培养基中，DR1 优先利用烃类而非葡萄糖。单独原油（CO）或原油 + 生物表面活性剂（COB）条件下，菌体生长滞后期仅 3 小时，而含葡萄糖的培养基（如 CGB）滞后期延长至 7 小时，且葡萄糖存在时生长速率显著降低。然而，葡萄糖的添加使十二烷降解率提升 31%，三十烷提升 18%，表明其通过非生长代谢途径促进烃降解。
代谢组学与通路分析
主成分分析（PCA）显示，不同碳源条件下代谢物聚类差异显著，生物表面活性剂对代谢组影响较小，而葡萄糖显著改变代谢流向。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）筛选出关键代谢物，如柠檬酸、海藻糖、葡萄糖酸等。在仅含原油的培养基中，生物素、谷胱甘肽氧化型及 16 - 羟基癸酸（棕榈酸前体）高度积累，与 β- 氧化和抗氧化应激相关；含葡萄糖的培养基中，柠檬酸、酒石酸、油酸等有机酸及脂肪酸合成通路代谢物显著增加，提示葡萄糖通过戊糖磷酸途径（PPP）和糖异生促进有机酸合成，进而增强烃链分解。
基因与代谢通路关联
基因组分析表明，DR1 缺乏葡萄糖激酶（Glk）基因，无法通过糖酵解途径代谢葡萄糖，而是依赖葡萄糖脱氢酶（Gcd）和葡萄糖酸激酶（IdnK）将葡萄糖转化为葡萄糖酸，经 PPP 进入代谢网络。同时，DR1 具备完整的烷烃氧化基因簇（如AlkB、AlkT、RubB），通过末端氧化途径将烷烃转化为脂肪酸，再经 β- 氧化进入三羧酸（TCA）循环。海藻糖合成基因（OtsA/B）的表达在烃降解过程中上调，其作为渗透保护剂可缓解氧化应激，增强菌体对烃类毒性的耐受性。
讨论与意义
本研究揭示 DR1 在共代谢中的独特策略：尽管葡萄糖因缺乏关键代谢酶而利用率低，但其通过诱导有机酸和脂肪酸合成，协同生物表面活性剂提升烃类生物可及性，绕过 CCR 效应。此外，糖异生途径的激活使 DR1 能够利用烃降解中间产物合成海藻糖，维持细胞内稳态。这些发现为优化生物修复策略提供了新视角，即通过添加非生长性碳源（如葡萄糖）调控代谢流向，增强难降解烃的清除效率。DR1 兼具产表面活性剂和高效烃降解能力，在污染土壤修复中具有广阔应用前景，未来可进一步探索其在复杂环境中的代谢工程优化潜力。
