《Journal of Applied Phycology》：Biodegradation of plastics by the phosphorus-solubilising cyanobacterium Chroococcus sp.
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塑料通常含有阻燃剂、增塑剂和稳定剂等添加剂，其中磷基化合物在微生物相互作用中发挥关键作用。以往大多数研究集中于靶向碳骨架的异养微生物，但其降解效率仍然有限。本研究检测了携带phoD基因的自养蓝细菌对聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的磷溶出能力以削
塑料通常含有阻燃剂、增塑剂和稳定剂等添加剂，其中磷基化合物在微生物相互作用中发挥关键作用。以往大多数研究集中于靶向碳骨架的异养微生物，但其降解效率仍然有限。本研究检测了携带phoD基因的自养蓝细菌对聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的磷溶出能力以削弱其结构。研究人员从马来西亚理科大学水生研究中心鱼塘收集的塑料样品与分离株在NBRIP培养基中孵育61天，并采用钼蓝法、紫外–可见光谱（UV–Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和拉伸强度测试进行分析。在分离的5株菌株中，Chroococcus sp.可从PP和PET中溶出磷，将磷释放至培养基中并降低塑料表面磷含量。处理后的塑料表现出表面粗糙度增加、干质量减少和拉伸强度显著下降。这是首次报道光合蓝细菌通过磷清除促进塑料降解。
该研究发表于《Journal of Applied Phycology》。当前塑料生物降解研究多聚焦于异养微生物对塑料碳骨架的分解，但受限于聚合物结构稳定及添加剂复杂性，降解效率普遍偏低且难以规模化应用。塑料中广泛存在磷基添加剂如阻燃剂、稳定剂等，以往较少被作为微生物攻击靶点。自养蓝细菌依赖光能和CO2生长而不依赖塑料碳源，其在自然环境塑料表面形成的生物膜具备获取磷等必需营养的需求，因此研究人员提出通过磷溶出来削弱塑料结构完整性、进而促进降解的新路径。本研究旨在明确磷溶出蓝细菌是否能提高塑料降解速率，从马来西亚理科大学水生研究中心鱼塘周边塑料废物中分离具绿色微生物生长的菌株，通过分子检测phoD基因筛选磷溶出能力株系，并在61天孵育期内采用多种理化与力学手段评估其对聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的降解效应，最终证实Chroococcus sp.可通过磷清除削弱塑料结构，为塑料生物修复提供了不依赖碳同化的新机制，对水体与陆地生态系统中持久性塑料的营养驱动风化及联合生物修复具有重要意义。
研究人员主要关键技术方法包括：从马来西亚理科大学水生研究中心鱼塘坐标5.358533, 100.293842处采集表面具绿色微生物生长的塑料样本，于BG-11液体培养基中光照富集培养并平板分离纯化菌株；通过PCR检测磷溶出相关phoD基因（引物phoD F/R扩增约500 bp片段）并结合16S rRNA测序（引物CYA106F/CYA781R）在NCBI BLAST及MEGA软件中进行物种鉴定；采用NBRIP固体及液体培养基分别以植酸钠、PP、PET为唯一磷源评估溶磷能力，钼蓝比色法在880 nm测定可溶性磷浓度；利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）ATR模式在4000–400 cm?1范围比较孵育前后磷相关吸收带强度变化；测定孵育前后塑料干质量损失，扫描电子显微镜（SEM）在800×和6000×观察表面形貌，万能试验机测试拉伸强度变化以综合评价降解程度。
Cyanobacterial identification
研究人员从琼脂培养基中分离出5株不同微生物菌株，经靶向phoD基因约500 bp区域的分子筛选，仅1株呈phoD碱性磷酸酶基因阳性；通过16S rRNA基因测序在NCBI BLAST比对显示与蓝细菌Chroococcus sp.相似度为93.06%（序列号KM019988.1），提示可能为未描述的新分类单元或未被数据库收录的菌株，其余phoD阴性菌株未作鉴定。
Phosphorus solubilisation from sodium phytate, PP, and PET plastics
在含植酸钠为唯一磷源的NBRIP琼脂上，Chroococcus sp.菌落周围形成明显透明晕圈，证实具植酸酶或磷酸酶活性可水解有机磷释放可溶性磷酸盐；当以PP或PET塑料替代植酸钠作为NBRIP培养基中唯一磷源时，菌株仍能生长并形成可见菌落，表明其可直接从合成聚合物基质中获取磷。
Cyanobacterial-mediated phosphorus release from PP and PET plastics in liquid medium
在无外加磷的NBRIP液体培养基中分别与PP、PET共孵育，研究人员采用钼蓝法监测880 nm吸光度变化，结果显示两种塑料体系的可溶性磷浓度均随孵育时间逐步上升，PP体系呈y＝0.0059x（R2＝0.99）的线性关系，PET体系呈y＝0.0045x＋0.0268（R2＝0.99），证明Chroococcus sp.可将塑料中磷动员释放至介质中，且PP中磷释放速率略高于PET。
Changes in phosphorus content by comparing band magnitude evaluated using ftiR
研究人员对孵育前后PP和PET进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，发现1250–1150 cm?1（P＝O伸缩）、1050–950 cm?1（P–O–C酯键）及900–750 cm?1（P–O–P不对称伸缩）等磷相关特征峰强度明显下降，表明微生物活动通过酶解或表面作用降低了塑料中磷含量，PET因含极性酯键较非极性PP表现更显著的峰强减弱。
Microbial-induced physical changes in PP and PET plastics
经61天孵育，PP干质量由0.0608±0.0001 g降至0.0605±0.0001 g，PET由0.3095±0.0001 g降至0.3092±0.0001 g，配对t检验显示质量减少具显著性（p＜0.05）；扫描电子显微镜（SEM）显示处理后PP表面出现不规则侵蚀、微坑及粗糙度增加，PET出现皱折线、裂隙及结节状纹理，证实早期表面降解与微生物黏附及代谢相关。
Microbial influence on plastic tensile strength
拉伸强度测试显示PP由孵育前76.248±0.215 MPa降至35.936±0.142 MPa，PET由87.786±0.198 MPa降至45.350±0.177 MPa，配对t检验表明下降极显著（PP t＝3496，p?0.001；综合t＝956），说明磷溶出作用在未引起大幅质量损失前已造成聚合物分子链或微观裂纹损伤，严重削弱材料机械完整性。
讨论部分指出，16S rRNA相似度93.06%低于种级≥97%与属级≥95%阈值，提示该Chroococcus sp.可能为未培养或新分类单元，需进一步系统发育与形态学研究界定；磷溶出机制可能包括胞外植酸酶与磷酸酶水解、有机酸分泌酸化介质、生物膜胞外聚合物（EPS）定位酶与底物接触、活性氧（ROS）氧化及高亲和磷酸盐转运系统协同作用，使菌株能在贫磷环境中从PP和PET添加剂中获取磷；FTIR峰强下降与SEM表面侵蚀及拉伸强度剧降一致，表明磷清除优先削弱表面结构与力学性能，而非依赖碳同化，且PET因酯键极性更易介导微生物–塑料界面作用；该机制为不依赖碳同化的营养驱动塑料风化提供证据，可增强自然环境中塑料破碎与养分循环，支持水体与陆地生态系统持久性塑料的联合生物修复策略。
结论部分翻译如下：
本研究通过蓝细菌对含磷添加剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚丙烯（PP）塑料进行降解。物理、化学和分子分析证实，塑料质量、拉伸强度和结构完整性的下降源于磷溶出作用促进了微生物定殖。这些结果强调了磷溶出作为生物修复工具在综合废物管理方法中的潜在贡献。建议未来通过阐明微生物机制、优化生理环境条件以及评估实际应用的可扩展性来完善相关信息。
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