黄英研究团队揭示海洋放线菌有氧铁还原与多环芳烃降解的耦合及其机制

近日，中国科学院微生物研究所黄英研究团队在 Journal of Hazardous Materials期刊发表论文，题为“Coupled Fe(III) reduction ａｎｄ phenanthrene degradation by marine-derived Kocuria oceani FXJ8.057 under aerobic condition”，揭示了在有氧条件下海洋放线菌的铁还原过程与多环芳烃污染物菲降解过程的耦合，并解析了相关分子机制。

目前已报道的微生物铁还原过程主要发生在厌氧或有氧酸性（pH<4）环境。黄英团队前期研究发现部分放线菌能够在有氧且pH中性环境下还原含铁矿物及可溶性Fe(III)（Chemical Geology, 2019）。该团队近期研究进一步发现，放线菌在还原铁的过程中可快速降解多环芳烃等有机污染物。相比于只含有菲或Fe(III)的培养体系，在同时含有菲和Fe(III)的体系中，海洋放线菌Kocuria oceani FXJ8.057的菲降解率及Fe(III)还原率均显著提高。转录组和代谢产物分析结果表明，在菲和Fe(III)同时存在时，K. oceani FXJ8.057的菲降解途径和核黄素合成途径显著增强。通常情况下K. oceani FXJ8.057主要通过邻苯二甲酸途径降解菲，Fe(III)的存在激活了其另外两条菲降解途径，即联苯二甲酸途径和水杨酸途径。同时，K. oceani FXJ8.057分泌的核黄素可作为电子穿梭体，将菲降解产生的电子快速传递给胞外Fe (III)。Fe (III)还原形成的Fe(II)与细胞产生的H₂O₂发生胞外芬顿反应，生成的强氧化物·OH进一步增加了菲的氧化降解。另一方面，菌株分泌的铁载体和有机酸等有机配体可以和胞外Fe(II)形成复合物，延缓其再氧化。本研究为开发微生物技术去除污染水体中多环芳烃等有机物污染物提供了新思路。

图1. Kocuria oceani FXJ8.057耦合Fe(III)还原与菲降解的机制模式图

中国科学院微生物研究所博士研究生白冰冰为论文第一作者，黄英研究员和张利敏副研究员为本文共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金和中国大洋矿产资源研究开发协会项目的支持。

原文连接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389423015200