微生物介导Fenton系统协同强化水稻秸秆堆肥中木质素转化的机制研究

为解决农业废弃物资源化利用中木质素降解效率低下的问题，研究人员通过构建微生物介导的Fenton系统（BHF-Fe），结合细菌-真菌同步接种与FeSO4添加，显著提升木质素降解率22.58%，并阐明ROS（·OH、H2O2）与关键酶（Lac、LiP、MnP）的协同作用机制，为堆肥技术提供理论和技术支撑。

　　

每年全球农作物生产产生大量秸秆，不当处理导致资源浪费和环境污染。堆肥技术虽能将秸秆转化为腐殖质，但木质素与纤维素、半纤维素的复杂结构阻碍降解效率。传统Fenton技术依赖酸性条件和外源H₂O₂，而堆肥环境多为弱碱性，且铁污泥处理成本高。针对这些问题，国内某研究机构的研究人员通过微生物介导的Fenton系统，利用木质素降解微生物（Aspergillus fumigatus和Bacillus subtilis）内源产生H₂O₂，结合Fe(Ⅱ)构建高效降解体系，相关成果发表在《Bioresource Technology》。

研究采用实验室保存的嗜热期堆肥样本筛选菌株，通过同步接种细菌-真菌（BHF）和添加0.5% FeSO₄（BHF-Fe）优化系统，测定ROS生成、酶活性及基因表达。结果表明，BHF-Fe驱动Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)循环，维持ROS（O₂^?、H₂O₂、·OH）持续生成，木质素降解率较对照组提升22.58%。木质素过氧化物酶（LiP）依赖H₂O₂作用，与漆酶（Lac）活性显著相关。关键降解酶基因（Lac、LiP、MnP）上调加速木质素分解，且系统对pH依赖性降低。

结论部分指出，BHF-Fe通过整合Fenton反应、ROS、生物催化酶氧化和微环境补偿的协同机制实现高效木质素降解，为农业废弃物资源化提供新思路。该研究突破传统Fenton技术的局限性，推动堆肥工艺向绿色低碳方向发展。