群体感应微生物联合DMSP强化典型深海条件下油污沉积物生物修复的分子机制与性能研究

针对深海油污沉积物修复难题，研究人员创新性地将群体感应(QS)微生物与二甲基磺基丙酸酯(DMSP)联用，通过63天深海微宇宙实验揭示该组合使原油降解率提升40%，其机制涉及加速生物膜形成、增强微生物适应性及促进电子传递。该研究为深海石油污染修复提供了"双重保护"新策略，发表于《Marine Pollution Bulletin》。

　　

深海环境因其低温、高压和缺氧的极端特性，使得石油污染修复成为世界性难题。2010年墨西哥湾"深水地平线"事件泄漏50万吨原油，更凸显深海油污治理的紧迫性。传统机械回收和化学分散剂在深海收效甚微，而微生物修复虽具潜力，却面临极端环境导致的代谢抑制。群体感应(QS)作为微生物通讯机制，其信号分子N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)能促进生物膜形成；二甲基磺基丙酸酯(DMSP)则是深海微生物的天然压力保护剂。山东自然科学基金和国家自然科学基金支持的研究团队创新性地将两者结合，在南海3645米沉积物中分离出QS菌株Pseudomonas sp. C2，通过多组学技术揭示了协同增效机制。

研究采用16S rDNA/rRNA测序区分代谢活跃菌群，结合三维荧光和机器学习分析。实验设置四组：空白对照、单独DMSP、单独QS菌、QS菌+DMSP组合，在模拟深海条件(4°C、15 MPa)下进行63天修复。结果显示组合组原油降解率较对照组提升40%，降解半衰期缩短至23.4天。宏转录组显示组合组显著上调脂质合成(ko00650)和细菌分泌系统(ko03070)通路，胞外聚合物(EPS)产量增加47.8%。群落网络分析表明组合处理使微生物网络复杂度提升2.1倍，DNA修复相关基因表达量增加3.8倍。细胞色素c氧化酶(coxABC)表达提升证实电子传递增强，这与降解效率呈显著正相关。

结论表明QS菌与DMSP的协同作用通过三重机制实现：加速生物膜形成提供物理保护，增强群落稳定性抵御环境压力，优化电子传递链促进烃类代谢。该研究首次证实"QS-DMSP"组合在深海油污修复的可行性，为发展原位生物修复技术奠定理论基础。未来需进一步验证该策略在不同深海地质条件下的普适性，并开发基于QS信号分子调控的工程菌株。论文突破性地将微生物通讯机制与极端环境适应策略相结合，为深海生态保护提供了创新性解决方案。