《Environmental Research》：Oxygen-associated differentiation of TBBPA-transforming activated sludge consortia and characterization of a cultivable
Klebsiella degrader
编辑推荐：
•宏基因组分箱从TBBPA降解菌群中恢复出45个高质量MAGs。•Burkholderia（伯克霍尔德氏菌属）和Klebsiella（克雷伯氏菌属）分别主导好氧和厌氧TBBPA转化群落。•NCHT菌株与MAG HY4.102高度相似，且能在好氧和厌氧两种条件下转化TBBPA。
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宏基因组分箱从TBBPA降解菌群中恢复出45个高质量MAGs。
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Burkholderia（伯克霍尔德氏菌属）和Klebsiella（克雷伯氏菌属）分别主导好氧和厌氧TBBPA转化群落。
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NCHT菌株与MAG HY4.102高度相似，且能在好氧和厌氧两种条件下转化TBBPA。
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基于17种中间产物提出以脱溴为主的代谢网络，涉及脱溴、羟基化和β-断裂反应。
引言
四溴双酚A（TBBPA）是使用最广泛的溴化阻燃剂之一（Peng等人，2012），被广泛用于电子设备（Zhou等人，2014）、塑料（de Wit等人，2010）、建筑材料（Liu等人，2016）及其他工业产品（Binaglia等人，2015；Ma等人，2016）中。在生产、使用、回收和处理过程中的释放导致其出现在废水、污泥、沉积物、土壤及水生生物中（Sánchez-Brunete等人，2009；Xiong等人，2015；Yang等人，2012）。TBBPA随后可通过吸入、皮肤接触、膳食摄入及食物链传递进入生物体和人体（Shi等人，2009；Shi等人，2013；Yang等人，2012）。其持久性、生物蓄积潜力以及对生物的有害影响引发了关于其环境和人体健康风险的担忧（Covaci等人，2011）。污水处理厂既是TBBPA的重要汇集点，也可能是潜在的二次污染源（Kim等人，2016），而传统处理工艺可能无法确保其完全去除。因此，开发基于生物策略的TBBPA转化方法对于降低其环境持久性和生态风险具有重要意义。
TBBPA的微生物转化已在好氧和厌氧条件下得到报道，但主导反应及负责微生物在不同氧化还原条件下可能存在差异（Gu等人，2016；Lefevre等人，2016；Macêdo等人，2021；Ronen和Abeliovich，2000；Wei等人，2018）。厌氧转化通常与序列还原脱溴相关，而好氧或耐氧转化可能涉及脱溴、羟基化、O-甲基化、氧化性β-断裂及后续的芳香化合物转化（Gu等人，2016；Uhnáková等人，2011；Wei等人，2018；Xu等人，2018）。近期研究通过整合降解动力学、转化产物分析、基因组测序、蛋白质组学及毒性评估等手段，拓展了传统的污泥驯化和筛选方法，揭示了多样且依赖于条件的TBBPA转化机制（Liu等人，2024；Macêdo等人，2024；Peng等人，2012；Peng等人，2017；Peng等人，2022；Zhang等人，2025）。与此同时，宏基因组组装和基因组分箱技术的进步使得对复杂微生物群落的基因组解析研究成为可能（Li等人，2015；Nissen等人，2021）。进一步将宏基因组学与稳定同位素标记、定向培养和合成群落构建相结合，提高了对参与TBBPA转化的活跃菌群、潜在功能途径及微生物合作的鉴定能力（Geng等人，2026；Macêdo等人，2022；Wu等人，2025）。
尽管取得了这些进展，来自不同城市污水处理厂的不同TBBPA转化菌群中，与氧气相关的群落组成和基因组解析群落的差异是否持续存在仍不清楚。此外，在对照氧气条件下反复检测到的微生物谱系与其可培养代表之间的基因组水平关系仍缺乏充分表征。因此，整合群落分析、MAG恢复、分离株基因组比较、转化产物鉴定及基于结构的候选酶优先级排序，可能为研究TBBPA转化微生物提供更为全面的框架。
本研究从6个城市污水处理厂收集的活性污泥中建立了10个TBBPA转化富集菌群，其中包括6个好氧菌群和4个厌氧菌群。利用短读长宏基因组测序来表征群落组成、恢复经过质量过滤的MAGs，并比较其推定的TBBPA转化相关基因库。特别关注了隶属于Klebsiella（克雷伯氏菌属）的MAG HY4.102，该MAG在好氧和厌氧两种条件下均被检测到，但在厌氧菌群中的相对丰度更高。从好氧菌群NC_H中分离的NCHT菌株通过ANI和AAI分析与HY4.102进行了比较，随后评估了NCHT在好氧和厌氧批式条件下的TBBPA转化能力。NCHT的好氧TBBPA转化表型通过降解试验和UHPLC-MS/MS转化的产物图谱分析进一步表征，同时利用基因组注释和分子对接来优先筛选推定的候选酶。因此，本研究旨在将氧化还原相关的群落模式与在两种氧气条件下均出现的一个谱系的可培养代表联系起来。
各章节摘要
材料与培养基
TBBPA（纯度99%）和双酚A（BPA，纯度99.8%）购自阿拉丁公司（中国上海），溶解于甲醇中制备储备液（1 g/L），随后稀释至培养基中至最终工作浓度。工作浓度的选择以支持菌群富集和浓度依赖性动力学表征。本研究中使用的所有溶剂均为高效液相色谱（HPLC）级，购自
TBBPA降解菌群的宏基因组学表征
如图1所示，在逐步增加TBBPA浓度的长期富集后，获得了具有稳定降解性能和高TBBPA耐受性的富集菌群。富集菌群在30天的富集后获得了降解TBBPA的能力，在5 mg/L时达到最大降解效率63.46%。然而，随着TBBPA浓度的增加，各富集菌群的降解效率出现波动并下降，最终稳定在
结论
Burkholderia（伯克霍尔德氏菌属）和Klebsiella（克雷伯氏菌属）分别优势存在于好氧和厌氧富集菌群中，表明氧化还原条件与TBBPA转化过程中不同的晚期群落结构相关。这些模式可能与具有氧梯度的废水处理系统和沉积物系统有关。隶属于HY4.102的Klebsiella（克雷伯氏菌属）种群在好氧和厌氧两种制度下均被检测到，但在厌氧菌群中表现出更高的相对丰度。菌株
CRediT作者贡献声明
何沙：撰写—审阅与编辑，数据整理。周乐乐：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，数据整理。彭星星：撰写—审阅与编辑，监督指导。李思莹：数据整理。王帅林：撰写—审阅与编辑，方法论。韩昊：撰写—审阅与编辑，数据整理
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响到本文所报道的工作。
致谢
本研究由广东省基础与应用基础研究基金（编号2026A1515012310）和国家自然科学基金委员会（编号42077128）资助。
周乐乐|何沙|韩昊|王帅林|李思莹|彭星星
