综述：利用海洋生物矿化的生物分子机制进行碳封存

本研究创新性地构建了微生物介导的芬顿（Fenton）系统（BHF-Fe），通过同步接种木质素降解菌（Bacillus subtilis/Aspergillus fumigatus）与添加FeSO4，驱动Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)氧化还原循环，维持活性氧（ROS）持续生成，使木质素降解率较对照组提升22.58%。该系统突破传统芬顿反应对pH和H2O2外源添加的依赖，通过上调Lac/LiP/MnP关键酶基因实现化学-生物耦合降解，为农业废弃物堆肥资源化提供新技术路径。

　　

微生物驱动的芬顿系统：木质素堆肥降解新机制

Abstract

研究构建了微生物介导的芬顿系统用于堆肥中木质素转化。该系统利用木质素降解微生物产生的H₂O₂与Fe(Ⅱ)协同作用，通过细菌（Bacillus subtilis）和真菌（Aspergillus fumigatus）同步接种，使木质纤维素降解酶活性达到最优。添加0.5% FeSO₄可进一步优化羟基自由基（·OH）产量。实验设置四组处理：CK对照组、BHF菌群接种组、Fe铁剂组及BHF-Fe复合组。

Introduction

全球农作物秸秆处理面临重大挑战，其木质素与木聚糖通过非平面构象形成的复杂结构阻碍堆肥效率。传统芬顿技术需严格控酸和H₂O₂投加，而堆肥环境通常呈弱碱性。本研究通过微生物自产H₂O₂和铁循环构建新型芬顿系统，突破pH限制。

Construction of microbial-mediated Fenton system

采用实验室保存的嗜热期堆肥样本筛选菌株：细菌Bacillus subtilis通过调控微生物群落刺激胞外电子传递，真菌Aspergillus fumigatus可自主产生H₂O₂。使用改良马丁培养基活化真菌，其含葡萄糖、玫瑰红等成分。

Evaluation on construction methods

BHF-Fe组通过三重机制实现高效降解：

1. 铁循环：维持Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)持续转化

2. ROS调控：同步生成O₂^?、H₂O₂和·OH

3. 酶基因上调：Lac/LiP/MnP降解酶活性显著提升

Conclusions

BHF-Fe系统实现22.58%的木质素降解率提升，其创新性在于：

• 微生物自产H₂O₂替代外源添加

• 弱碱环境下维持芬顿反应活性

• 通过LiP-H₂O₂耦合实现化学-生物协同降解

该研究为农业废弃物资源化提供了兼具理论价值和技术可行性的解决方案，未来可拓展至其他木质纤维素底物的处理应用。