NC | 西湖大学鞠峰组在聚氯乙烯塑料微生物降解方向取得新突破
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海洋与土壤塑料污染是一项迫切需要全球紧急行动的严重生态环境问题。聚氯乙烯塑料具有耐磨、疏水和持久的大分子结构，其生物降解非常困难，是一项亟待攻关的国际难题。目前除了传统的填埋法和焚烧法，暂时还没有针对聚氯乙烯废物处理的更加绿色环保的方法。然而，焚烧过程中氯化氢、温室气体的释放和二噁英等高毒害物质的产生会对环境造成二次污染。虽然已有少量研究报道某些菌株培养物对聚氯乙烯的潜在生物降解作用，但仍然缺乏有效证据，且降解机制不明。
近期，西湖大学工学院鞠峰团队在《Nature Communications》发表了题为“Polyvinyl chloride degradation by a bacterium isolated from the gut of insect larvae”的原创性论文。该研究从一种农业入侵害虫的肠道中筛选分离出了一株聚氯乙烯（PVC）降解细菌，并运用多组学的方法初步揭示了该菌降解PVC薄膜的机制。此项研究于2022年9月在线发表，第一作者为鞠峰实验室博士后张哲博士，通讯作者为西湖大学工学院特聘研究员鞠峰。该研究得到了国家自然科学基金委员会、西湖大学未来产业研究中心、西湖大学合成生物学与生物智造中心的支持。
PVC的生物降解在过去就有报道，但是对降解酶和降解途径的研究却很少。目前也有部分研究聚焦于昆虫幼虫取食不同类型塑料，但是针对PVC塑料的研究还是少数。在这项研究中，科研团队偶然发现草地贪夜蛾幼虫取食PVC薄膜并能利用其能量短暂存活，基于此发现展开了一系列研究。
首先研究人员设计实验证实了是昆虫肠道中的微生物群在PVC薄膜降解中起主要作用，此外，团队研究了取食塑料后的昆虫幼虫肠道内微生物组成的变化，其中肠球菌属和克雷伯氏菌属被明显富集，幼虫的肠道微生物群落结构发生改变（图1）。
图1. 以玉米叶和PVC膜为食的草地贪夜蛾幼虫的实验室培养和肠道微生物组成
随后研究团队对昆虫肠道内的微生物进行了筛选及分离培养，并进行DNA测序重构全基因组图谱。经过系统发育分析与进化关系推断，团队发现了一株与Klebsiella variicola亲缘关系最接近的新菌株，并命名为Klebsiella sp. EMBL-1（克雷伯氏菌EMBL-1）。
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