土著真菌Trichoderma lixii与Talaromyces pinophilus对蒽的高效霉菌转化：代谢通路、酶谱及急性毒性的新见解

这篇研究揭示了两种子囊菌（Ascomycete）真菌Trichoderma lixii FLU1（TlFLU1）和Talaromyces pinophilus FLU12（TpFLU12）对多环芳烃（PAHs）蒽（anthracene）的降解机制。通过24天实验，两菌株分别实现56%和38%的蒽降解，并伴随木质素降解酶（Lac、LiP、MnP）的显著表达。GC-MS和FTIR分析鉴定出9,10-蒽二酮、苯甲酸等代谢中间体，其降解过程符合一级动力学模型（EC50 262.3–266.1 mg/L）。急性毒性测试（Vibrio parahaemolyticus）显示代谢产物毒性单位（TU）仅0.4%，证实了其环境修复潜力。

　　

摘要

研究聚焦于子囊菌纲真菌Trichoderma lixii FLU1（TlFLU1）和Talaromyces pinophilus FLU12（TpFLU12）对典型多环芳烃（PAHs）蒽的降解能力。两菌株在1000 mg/L高浓度蒽暴露下仍能存活，并显著上调木质素降解酶（Lac、LiP、MnP）的表达。24天内，TlFLU1和TpFLU12分别降解56%和38%的蒽，培养基pH从5分别降至4和6.2。代谢中间体分析显示，TlFLU1生成9,10-蒽二酮和苯甲酸，而TpFLU12产生蒽酮和9,10-蒽二酮。降解过程符合一级动力学模型（EC₅₀
262.3–266.1 mg/L），且代谢产物对弧菌（Vibrio parahaemolyticus）的毒性极低（TU 0.4%）。

引言

多环芳烃（PAHs）因其持久性、毒性和致癌性被美国环保署（USEPA）列为优先污染物。蒽作为PAHs代表，广泛存在于工业区和土壤中（浓度高达10,000 μg/kg），对植物光合作用和微生物活性具有抑制作用。传统物理化学处理方法效率低，而真菌介导的降解（mycotransformation）因其成本低、环境友好备受关注。子囊菌（非担子菌）的PAHs降解机制研究较少，本研究填补了这一空白。

材料与方法

菌株与培养基：从苯并[b]荧蒽污染的活性污泥中分离TlFLU1和TpFLU12，使用基础盐培养基（BSM，pH 5）。
耐受性测试：在含0–1000 mg/L蒽的PDA平板上测定菌株生长抑制率（公式1-2）。
酶活性定性筛选：通过ABTS（Lac）、Azure B（LiP）和酚红（MnP）显色反应评估酶活性。
降解实验：400 mg/L蒽的BSM液体培养24天，定期取样测定残留蒽、生物量及酶活性。
代谢产物分析：GC-MS和FTIR鉴定中间体；毒性测试采用弧菌生存率评估（EC₅₀
和TU计算）。

结果

降解效率与动力学：TpFLU12降解率更高（56%），但生物量（645.6 mg/L）低于TlFLU1（710.3 mg/L）。降解符合一级动力学（TpFLU12速率常数0.0328，半衰期21.15天）。
代谢通路：蒽通过C-9/C-10位点氧化生成蒽二酮或蒽酮，最终形成苯甲酸（TlFLU1）或直接矿化（TpFLU12）。FTIR显示羧酸（1740 cm^?1
）和芳香环（730 cm^?1
）特征峰。
酶谱分析：TlFLU1的胞外Lac活性最高（585 U/L），而TpFLU12的MnP-like活性突出（84.1 U/L）。胞内酶（C12D/C23D）可能参与初期应激响应。
毒性评估：代谢产物对弧菌的EC₅₀

262 mg/L，TU仅0.4%，但苯甲酸中间体短暂增加毒性。

讨论

菌株降解效率差异可能与酶分泌策略（如TpFLU12的高MnP-like活性）和能量分配优化有关。pH变化（TlFLU1降至4，TpFLU12升至6.2）反映代谢路径差异。代谢中间体的低毒性支持其在污染修复中的应用潜力，但需关注醌类衍生物的潜在生态风险。

结论

TlFLU1和TpFLU12通过木质素降解酶系统高效转化蒽为低毒产物，其耐受性和降解动力学为PAHs污染修复提供新策略。未来需结合组学技术解析其分子机制。