海洋科普|一种能降解聚对苯二甲酸乙酯和聚乙烯的海洋细菌群落

塑料垃圾是最常见的海洋垃圾，导致日益严重的全球污染问题，据报道，每年大约有480-1270万吨塑料碎片进入海洋。由于塑料的持久性有害性。据估计，每年有100万只鸟类和1万只海洋动物因摄入塑料或被困在海洋塑料中而死亡，同时其破碎成的微塑料容易在食物链中积累和摄入到达顶级捕食者。填埋、焚烧、回收和生物降解处理塑料垃圾是最主要的几种途径。

. \% W; S! d9 r, O6 G+ L4 `# C2021年8月15日，来自中国科学院海洋研究所的研究人员在《Journal of Hazardous Materials》上发表了一篇名为“A marine bacterial community capable of degrading poly(ethylene terephthalate) and polyethylene”的研究论文，文章的中文译文为《一种能降解聚对苯二甲酸乙酯和聚乙烯的海洋细菌群落》。
% A5 J  g$ k* ]" h& n$ e  t( Q

[img= 802px, 380px]hb.hainanu.edu.cn/__local/A/37/7C/F7B3093B49CB15E52D72EE6F265_770158E6_26DF8.png[/img]

$ m9 s3 s) k; R1 C+ |
文章中使用了一种大规模筛选的方法，从海湾不同地点采集了约300个塑料碎片污染的海洋沉积物样本，筛选了能够使用含有PET的塑料饮料瓶或商用PE袋作为主要碳源的微生物，发现了一个独特的海洋细菌群落（名CAS6），能够有效定植和降解聚对苯二甲酸乙酯(PET)和聚乙烯(PE)。采用16S rRNA定量测序和培养方法，获得了3株介导塑料降解的细菌。采用多种技术来表征菌群对PET和PE的有效降解，同时通过转录组学的方法来研究其塑料降解过程和重建的细菌群落潜在的降解机制。
$ u/ p+ {* o. g: M( z2 V
4 b. _5 g  S2 U7 M1 G2 u7 Y

[img= 715px, 483px]hb.hainanu.edu.cn/__local/9/68/53/018E35B9753EFF3CBCE52F7F2B4_F3E9BE01_C2BC6.png[/img]

* g  k  f7 W2 `! k$ Y, M* Z$ Q
作者在研究中对比了单个细菌与CAS6菌落的区别，CAS6菌群比任何单一菌群有更大的塑料降解功能。同时排除了塑料添加剂薄膜的影响，相比于降解PET，CAS6联盟降解PE更加高效。

7 m  N4 H; F* O% i0 _

[img= 798px, 369px]hb.hainanu.edu.cn/__local/2/98/96/C5FCF999FA351007DA095ADE986_78F3C229_7793C.png[/img]

[img= 797px, 204px]hb.hainanu.edu.cn/__local/0/DF/90/15C3381DA4669C9F30DA127A1AF_48EC434A_447D3.png[/img]

7 R+ |: |, t: V* A) K 为了探究重组菌群介导的塑料降解过程及其可能的机制，研究在PET或PE膜存在下对该菌群进行了转录组分析。发现在三种细菌(Exiguobacterium sp.，Halomonas sp.，Ochrobactrum sp.)中，与能量生产和细胞生长相关的基因，包括柠檬酸循环和核糖体生物合成基因，都显著上调，其中上调最显著的基因与生物被膜形成(如群体感应、细菌趋化、鞭毛组装和双组分系统)、细菌分泌系统和细胞生长/繁殖(如柠檬酸循环、碳代谢、脂肪酸降解和核糖体生物合成)密切相关。
4 j5 ]& }! ~4 q9 S2 Z/ B9 U
# `' C  N  s# K* H" U# i; a" ` 总之，文章中的研究为未来从海洋环境中获得塑料降解剂提供了一个强有力的候选生物群落和思路。


9 p' \1 E; k+ u) Z<hr>
来源：https://sci-hub.st/10.1016/J.JHAZMAT.2021.125928