深圳科研团队参与构建“微生物特种兵”，可同时降解5种污染物

高盐废水作为工业废水中的一种特定类型，主要来自化工厂及石油和天然气的采集加工等，包含悬浮物、有机物、重金属、有害化学物质和营养盐等污染物，对环境和生态系统造成了巨大的影响。因此，去除高盐废水中的有机污染物对生态环境可持续发展至关重要。

5月7日，中国科学院深圳先进技术研究院客座研究员戴俊彪与上海交通大学教授唐鸿志团队合作在国际顶级期刊《自然》上发表最新研究，团队成功构建了可同时降解五种有机污染物的新型工程菌株，并通过实际工业废水样本验证，展示了该菌株对高盐废水中复合污染物的高效降解能力，为破解传统微生物处理技术存在的“盐抑制效应”提供了中国方案。深圳先进院为该研究第一单位。

“微生物特种兵”可降解5种污染物

自然界的微生物虽然能分解高盐废水中的部分污染物，但每个菌种通常只擅长处理一两种特定污染物。当面对高盐废水中油污、重金属、放射性物质等组成的“混合垃圾”时，这些天然微生物就显得“力不从心”。

近年来，随着合成生物学技术飞速发展，科学家们能够通过合成生物技术给微生物设计“智能工具箱”——不仅能给细菌安装多种污染物分解能力，还能让这些功能像“乐高积木”一样精准搭配。

基于此，研究团队通过底盘菌株筛选、耐盐机制解析、基因调控、迭代自然转化法等一系列合成生物学方法，最终研发出了“微生物特种兵”VCOD-15，可实现五种典型芳香类有机污染物——联苯、苯酚、萘、二苯并呋喃和甲苯的同时降解，涵盖了从单环到多环化合物的广泛底物范围。

迭代自然转化法（INTIMATE）示意图。

“VCOD-15菌株的开发不仅给高盐废水污染的修复提供了新的解决方案，而且建立了在抗逆底盘菌株基因组上整合多条污染物降解基因簇，并实现功能适配、应用测试的全流程研究范式。期待这种研究范式可以为更多底盘菌株的改造所借鉴，并推广至更多污染物共存场地的生物降解与修复，为我国环境生物技术发展以及生态环境保护做出贡献。”中国科学院院士、中国科学院大学资源与环境学院院长江桂斌评价道。

提供精准“去污”生物方案

研究团队通过实际工业废水样本系统验证了“微生物特种兵”工程菌株VCOD-15从实验室到实际污染场地的全场景降解效果：

例如，在污染物降解能力方面，这种“微生物特种兵”展现出多靶点同步处理优势——在 48 小时内对5种目标污染物的去除率均超60%，其中对联苯实现完全降解（100%），甲苯、二苯并呋喃等复杂污染物降解率近90%，较天然菌株提升2至3倍效能。

面对极端工业环境挑战，VCOD-15在盐度高达102.5克每升的氯碱废水中仍保持活性，成功克服了传统菌株“遇盐即失活”的瓶颈；在活性污泥反应器中，12小时内可完全去除高浓度污染物；多平行生物反应器测试显示，48小时内工业废水中污染物残留量均低于检测范围的2%，且菌株在复杂微生物群落中占比稳定（40% 以上），体现其强大的环境竞争力。

论文共同通讯作者戴俊彪表示，研究团队为构建多功能工程菌株打造了通用技术平台，其应用范畴可突破污染物降解领域，向天然产物生物合成、高值化合物细胞工厂构建等合成生物学前沿领域延伸，展现出“一技术平台驱动多产业革新”的潜力。

论文共同通讯作者唐鸿志表示，该研究成果有望为石化、氯碱等高盐废水处理、海上石油泄漏、微塑料污染等全球性挑战提供全新生物解决方案，为破解复合污染治理难题提供了智能生物工具，推动环保产业从末端治理向生物智造升级。

编辑 秦涵 审读 张蕾 二审 张玉洁 三审 刘思敏