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編輯丨王多魚

排版丨水成文

工業(yè)廢水、石油污染和塑料污染因其毒性、致突變性和持久性，對全球海洋生物安全構(gòu)成重大威脅。微生物在生物修復(fù)中的應(yīng)用受到有機污染物復(fù)雜性和對鹽脅迫耐受性有限的制約。

近年來，飛速發(fā)展的合成生物學(xué)技術(shù)為降解菌株的構(gòu)建提供了可能，然而，我們?nèi)载叫杓婢呖焖偕L、高鹽耐受和易基因編輯等特性的理想“底盤細(xì)胞”。

2025 年 5 月 7 日，上海交通大學(xué)唐鴻志團隊與中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所戴俊彪團隊合作（蘇聰博士、博士生崔浩天、副研究員王偉偉博士為共同第一作者），在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為：Bioremediation of complex organic pollutants by engineered

Vibrio natriegens

的研究論文。

該研究利用合成生物學(xué)技術(shù)，將 5 個基因簇整合到了需鈉弧菌（ Vibrio natriegens ）中，培育出了一株可在高鹽環(huán)境中高效降解復(fù)合有機污染物的工程菌株——VCOD-15，能同時降解工業(yè)廢水和含鹽土壤中 5 種有機污染物——甲苯、苯酚、萘、聯(lián)苯和二苯并呋喃。這項研究為解決石油化工廢水排污、海洋石油泄漏等全球性環(huán)境問題提供了全新的技術(shù)方案。

在這項最新研究中，研究團隊嘗試?yán)煤铣缮飳W(xué)技術(shù)，將需鈉弧菌（Vibrio natriegens）改造為一種能夠生物修復(fù)鹽水廢水和土壤中復(fù)雜有機污染物的菌株。

為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，研究團隊開發(fā)了自然轉(zhuǎn)化方法和基因組迭代編輯技術(shù)，首先，將來自霍亂弧菌的自然轉(zhuǎn)化調(diào)控基因 tfoX 整合到需鈉弧菌 Vmax 菌株的 1 號染色體中，并使其過表達(dá)，以增強 DNA 的攝取和整合，構(gòu)建了 VCOD-2 菌株。然后，研究團隊通過化學(xué)合成降解基因組并在酵母中進行組裝，實現(xiàn)了多個降解基因簇（覆蓋單環(huán)到多環(huán)、雜環(huán)有機污染物）的構(gòu)建，進而利用同源替換策略，迭代整合 5 個功能基因簇（總長度 43 kb）到 VCOD-2 菌株的基因組，最終構(gòu)建了多功能菌株——VCOD-15。

VCOD-15能夠生物修復(fù)五種有機污染物（聯(lián)苯、苯酚、萘、二苯并呋喃和甲苯），涵蓋從單環(huán)到多環(huán)化合物的廣泛底物范圍，在來自氯堿廠和煉油廠的工業(yè)廢水樣本中均有此降解能力。具體來說：

1、單一與復(fù)合污染物降解能力

單菌株多底物處理：VCOD-15 工程菌株在 48 小時內(nèi)對 5 種目標(biāo)污染物的去除率均超 60%，其中，對聯(lián)苯的降解率達(dá) 100%，對甲苯、二苯并呋喃的降解率近 90%，顯著優(yōu)于天然降解菌。

高鹽環(huán)境適應(yīng)性：在鹽度高達(dá) 102.5 g/L 的氯堿工業(yè)廢水（BZ I）和 52.5 g/L 的石油煉化廢水（DL I）中，對照菌株無法生長，而 VCOD-15 仍保持活性，體現(xiàn)了其獨特的耐鹽優(yōu)勢。

2、實際場景應(yīng)用效果

廢水處理系統(tǒng)：在活性污泥反應(yīng)器中，12 小時內(nèi)可完全去除高濃度污染物（1.0 mM 聯(lián)苯、1.5 mM 苯酚等）；多平行生物反應(yīng)器測試顯示，48 小時內(nèi)工業(yè)廢水中污染物殘留量均低于檢測限的 2%，且菌株在復(fù)雜微生物群落中占比穩(wěn)定（40% 以上）。