昆虫幼虫肠道来源可变克雷伯氏菌介导聚乙烯降解的机制研究及关键酶鉴定

本研究从草地贪夜蛾幼虫肠道中分离出两株聚乙烯(PE)降解菌——可变克雷伯氏菌ZB-1和假黄假单胞菌ZH-2，其中ZB-1在35天内可实现LDPE粉末9.79±1.41%的重量损失。通过SEM、WCA和FTIR等表征技术，系统揭示了生物膜介导的表面侵蚀和聚合物链失稳机制，并首次证实漆酶样多铜氧化酶(CueO)具有显著PE降解能力。该酶在pH2.5和55°C条件下保持稳定，其活性可被Cu2+/Mn2+增强，为阐明聚烯烃生物解聚分子机制提供了理论依据。

　　

Highlight
本研究从草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)幼虫肠道中成功分离出两株聚乙烯(PE)降解菌株——可变克雷伯氏菌(Klebsiella variicola)ZB-1和假黄假单胞菌(Pseudomonas fulva)ZH-2。其中ZB-1在35天内对低密度聚乙烯(LDPE)粉末实现了9.79±1.41%的显著重量损失，展现出优异的PE降解能力。

Experimental materials and culture mediums
实验材料选用湖北省农科院培育的草地贪夜蛾幼虫。PE薄膜为食品级包装用LDPE材料(重均分子量Mw>130,000)，PE粉末(Mw>80,000)同样属于LDPE类型。预处理时，PE粉末经紫外线照射3小时进行表面灭菌，确保实验材料无菌状态。

Isolation and identification of PE-degrading strains
通过以PE为唯一碳源的选择性培养基，从昆虫肠道微生物群中成功分离出两株潜在PE降解菌ZB-1和ZH-2。ZB-1为革兰氏阴性无芽孢杆菌，经16S rRNA基因测序鉴定为可变克雷伯氏菌。有趣的是，该菌株在PE培养基上表现出独特的生物膜形成能力，这可能是其高效降解PE的关键特征之一。

Conclusion
本研究表明，昆虫肠道分离的可变克雷伯氏菌ZB-1和假黄假单胞菌ZH-2具有显著的PE降解潜力。基于ZB-1全基因组分析，我们首次证实漆酶样多铜氧化酶(CueO)在PE降解中发挥关键作用。该酶在极端pH(2.5)和高温(55°C)条件下保持稳定，其活性可被Cu²⁺/Mn²⁺显著增强，为开发新型塑料生物降解技术提供了重要理论依据。