《International Biodeterioration & Biodegradation》：Biosurfactant-producing
Achromobacter and
Ochrobactrum from a stable heavy oil-degrading consortium: Isolation, characterization, and coexistence mechanism
编辑推荐：
•分离出了产生生物表面活性剂的无色杆菌属（Achromobacter）和苍白杆菌属（Ochrobactrum）菌株。•两株分离菌均能降解脂肪族和芳香族石油烃（PHCs）。•O. intermedium SP411菌株生长速度更快，PHC降解效率更高。•联合体C4在PHC降解方面优
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分离出了产生生物表面活性剂的无色杆菌属（Achromobacter）和苍白杆菌属（Ochrobactrum）菌株。
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两株分离菌均能降解脂肪族和芳香族石油烃（PHCs）。
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O. intermedium SP411菌株生长速度更快，PHC降解效率更高。
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联合体C4在PHC降解方面优于重建的混合培养物。
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提出了两种细菌分离株的假想共存机制。
引言
随着对石油产品需求的不断增长，石油烃（PHCs）污染因其对生态功能和环境健康的长期不利影响而成为日益严重的全球性环境问题（Gao et al., 2022; Sharma et al., 2024）。虽然传统的物理化学方法对去除PHCs效果不佳（Rojas-Vargas et al., 2022），但微生物介导的生物修复技术已成为修复PHCs污染环境的一种高效、环保且经济有效的选择（Zhang et al., 2011; Brzeszcz and Kaszycki, 2018）。重油作为主要石油产品之一，其特点是脂肪族和芳香族烃的复杂混合物，主要为长链烷烃（正构烷烃）和高分子量芳香族化合物，即多环芳烃（PAHs）（Bacosa and Inoue, 2020）。问题是，正构烷烃和PAHs由于其较高的疏水性而对生物降解具有高度抗性（Zhang et al., 2011），使得重油难以从污染环境中去除。因此，重油污染构成长期的环境风险，特别是在沿海和潮间带生态系统中，并可能通过生物富集和食物链传递威胁人类健康（Laffon et al., 2016; Dai et al., 2020; de Melo et al., 2022）。
研究人员已开发出利用来自重油或PHC污染环境的本土细菌进行重油生物修复的策略。过去几十年来，已分离出大量不同的本土细菌菌株，据报道这些菌株能够利用正构烷烃和/或PAHs作为碳源和能源来降解PHCs（Xu et al., 2018）。先前的研究报道，诸如假单胞菌属（Pseudomonas）、伯克霍尔德氏菌属（Burkholderia）、红球菌属（Rhodococcus）、不动杆菌属（Acinetobacter）、海杆菌属（Alcanivorax）、海杆菌属（Marinobacter）、无色杆菌属（Achromobacter）和苍白杆菌属（Ochrobactrum）等属根据污染环境和烃类组成经常成为石油降解联合体的优势成员（Head et al., 2006; Xu et al., 2018）。然而，在原油或重油富集过程中，微生物群落通常被简化，导致联合体由有限数量的烃降解细菌分类群主导。例如，重油污染的红树林沉积物富集产生了主要由假单胞菌属和伯克霍尔德氏菌属组成的联合体，突显了这些属在重油降解过程中的生态重要性（Bacosa et al., 2013）。
高效降解PHCs不仅需要合适的分解代谢途径，还需要有效接触疏水性底物。因此，许多烃降解细菌会改变其细胞表面特性并产生生物表面活性剂，使难溶性烃类乳化，从而增加底物可用性并增强生物降解（Hua and Wang, 2014; Sah et al., 2022）。然而，相对较少的细菌菌株具有高效降解正构烷烃和PAHs所需的代谢多功能性，这表明单一细菌物种对重油的生物降解可能不适用于实际的生物修复应用。与单一分离株相比，本土或合成细菌联合体通常表现出更广泛的底物利用能力、互补的酶功能、更高的代谢恢复力和更优的降解性能（Head et al., 2006; Tusher et al., 2022; Adedeji et al., 2022）。尽管有这些优势，大多数先前的研究主要集中于描述微生物联合体的分类组成和降解效率，而优势细菌成员之间的生态相互作用和共存机制仍然知之甚少。
在我们先前的研究中，从日本宫城县海啸引发的溢油点采集的土壤中富集了一个稳定且高效的产生生物表面活性剂和降解重油的本土细菌联合体（命名为C4）（Primeia et al., 2020）。扩增子测序显示，该联合体由两个细菌属无色杆菌属（Achromobacter）和苍白杆菌属（Ochrobactrum）绝对主导（相对丰度>99.5%）。多项研究（如Deng et al., 2014; Bezza et al., 2015; Ibrahim, 2016; Joy et al., 2017, 2019）表明这两个属的成员均能降解PHCs并产生生物表面活性剂。然而，与更常报道的以假单胞菌属或伯克霍尔德氏菌属为主导的重油降解联合体不同，无色杆菌属和苍白杆菌属作为本土重油降解联合体优势成员的自然共存很少被报道。更重要的是，使这两种细菌能够共存并协同降解重油的功能相互作用、代谢互补性和生态机制在很大程度上仍未被探索。因此，本研究的目的是：（i）从联合体C4中分离和鉴定本土无色杆菌属和苍白杆菌属菌株；（ii）评估它们单独和组合产生生物表面活性剂以及降解代表性脂肪族和芳香族PHCs的能力；（iii）鉴定产生的生物表面活性剂并确定其对PHC生物降解的贡献；以及（iv）探索这两种细菌在重油降解联合体中共存和协同相互作用的潜在机制。
章节片段
化学药品
所有试剂和化学品，包括三种结构不同的PHCs [即十六烷（97%纯度）、菲（95%纯度）和芴（95%纯度）]、己烷（96%）、丙酮（99.8%纯度）、氯仿（99%纯度）和甲醇（99.8%纯度）均购自FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation（日本大阪）。A型重油由位于日本宫城县的一家私营石油公司提供。
细菌的分离和鉴定
细菌分离从联合体（C4）的第15代培养物中进行，该培养物生长于
联合体中共存细菌的分离和鉴定
从稳定联合体（C4）中分离并鉴定了属于无色杆菌属（菌株SP411）和苍白杆菌属（菌株SP411）的两种细菌。如先前报道（Primeia et al., 2020），联合体C4从第15代起达到稳定状态，维持稳定的群落组成和重油降解能力（约77%）。因此，从第15至25代获得的分离株和生物表面活性剂/降解数据被认为是代表
讨论
生物修复已成为修复PHCs或重油污染环境的一种有前景且环境友好的策略，因为它不仅能分解污染物，还能克服传统物理化学过程的局限性——这些过程通常只是转化污染物而非消除它们（Rojas-Vargas et al., 2022）。因此，提高我们对控制高效PHC生物降解的微生物相互作用和功能机制的理解
结论
本研究成功分离和鉴定了共存于本土重油降解联合体中的两个优势细菌成员，即脱氮无色杆菌（Achromobacter denitrificans）菌株SP411和中间苍白杆菌（Ochrobactrum intermedium）菌株SP411。两株菌均能产生生物表面活性剂，并能降解作为单一底物的十六烷、菲和芴以及底物混合物中的十六烷。O. intermedium菌株SP411表现为相对快速生长且高效的PHC降解菌，
CRediT作者贡献声明
Sandia Primeia：写作 – 初稿，可视化，验证，软件，项目管理，方法学，调查，资金获取，正式分析，数据管理，概念化。Tanmoy Roy Tusher：写作 – 初稿，可视化，验证，软件，调查，数据管理，方法学。Chihiro Inoue：写作 – 审阅与编辑，验证，监督，资源，方法学，资金获取，概念化。Mei-Fang Chien：写作 – 审阅与
资金
本研究由印度尼西亚教育捐赠基金/印尼教育基金管理机构（LPDP）印度尼西亚以及日本东北大学环境研究科（GSES）地质环境修复实验室（Inoue Lab）资助。
利益冲突声明
作者声明，他们之间不存在任何已知的、可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者谨感谢日本东北大学环境研究科（GSES）Inoue实验室的实验室技术员山本真理女士（Ms. Mari Yamamoto），感谢她在我们研究期间给予的宝贵合作。
Sandia Primeia|Tanmoy Roy Tusher|Chihiro Inoue|Mei-Fang Chien
