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　　近日，上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝全國重點實驗室唐鴻志團隊與中國科學院深圳先進技術研究院/中國農業科學院深圳農業基因組研究所(嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室深圳分中心)戴俊彪團隊合作，在環境微生物技術研究方面取得進展，用合成生物學方法構建的需鈉弧菌工程菌株能在高鹽工業廢水和高鹽土壤中同時降解多種有機污染物。該項研究為解決石化廢水排污、海洋石油泄漏等全球性環境問題提供(gong)了全新(xin)的技術(shu)方案。相關研究成果以“Bioremediation of complex organic pollutants by engineered Vibrio natriegens”為題，于2025年5月7日(ri)在線發(fa)表在《自然》(Nature)上。

復合有機污染降解菌株VCOD-15設計和構建流程示意圖

　　工業廢(fei)水排污(wu)、海洋原油泄(xie)漏等復合有(you)(you)(you)機(ji)污(wu)染(ran)事(shi)件對生態環(huan)(huan)境(jing)安全構成嚴重威脅。通(tong)過漫長的(de)(de)遺傳突(tu)變和自(zi)然選擇，自(zi)然環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)逐漸進化出一些(xie)能將(jiang)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)作為“食物(wu)(wu)(wu)”的(de)(de)微生物(wu)(wu)(wu)。利用這(zhe)些(xie)微生物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)分解(jie)代(dai)謝能力處理(li)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)的(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)，具備成本低廉(lian)、環(huan)(huan)境(jing)友好等優勢。但現有(you)(you)(you)的(de)(de)天(tian)然菌株“食譜窄(zhai)”，僅能降解(jie)某(mou)種(zhong)或少數幾種(zhong)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)，無法(fa)在實際污(wu)染(ran)場景下(xia)實現對復合有(you)(you)(you)機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)生物(wu)(wu)(wu)修復。

　　為(wei)了攻克這一難(nan)題，研(yan)究團隊利(li)用(yong)合成(cheng)生物(wu)學方法(fa)，對兼具快速生長、耐鹽(yan)脅(xie)迫、基因(yin)編輯高(gao)(gao)效等特性(xing)的需(xu)鈉弧菌進行基因(yin)工程改(gai)造，開發了高(gao)(gao)效自(zi)然轉(zhuan)化方法(fa)和基因(yin)組迭代編輯技(ji)術(shu)(shu)INTIMATE，這種(zhong)技(ji)術(shu)(shu)不(bu)僅可(ke)以將長片(pian)段DNA序列精準地插入底盤(pan)細(xi)胞基因(yin)組特定位點，而且通過迭代方法(fa)反復多次插入新的DNA序列，實現對同一菌株(zhu)的不(bu)斷拓展(zhan)改(gai)造。經多輪迭代編輯后，研(yan)究團隊獲得(de)了能夠降解(jie)5種(zhong)典型有機(ji)污染物(wu)的菌株(zhu)VCOD-15，并(bing)開展(zhan)了模擬應用(yong)測試。結果顯示，在取自(zi)石油煉化廠和氯(lv)堿化工廠的高(gao)(gao)鹽(yan)廢(fei)水中(zhong)，該(gai)菌株(zhu)僅需(xu)2天(tian)即可(ke)凈化其中(zhong)同時存(cun)在的5種(zhong)有機(ji)污染物(wu)。

　　本研究成功(gong)開發了(le)基于(yu)需鈉弧菌(jun)(jun)(jun)的復合污(wu)(wu)(wu)染物(wu)工(gong)程(cheng)(cheng)菌(jun)(jun)(jun)構(gou)建(jian)平(ping)臺(tai)，實(shi)現了(le)從代(dai)謝通路(lu)的挖掘、設(she)計和合成到(dao)單一、復合污(wu)(wu)(wu)染物(wu)降解(jie)(jie)菌(jun)(jun)(jun)株的構(gou)建(jian)、測試(shi)、以(yi)及(ji)在實(shi)際工(gong)業廢水樣本處(chu)理應(ying)用的全(quan)流程(cheng)(cheng)，為石(shi)化、氯堿等(deng)高鹽廢水處(chu)理、海上石(shi)油泄漏、微塑料(liao)污(wu)(wu)(wu)染等(deng)全(quan)球性(xing)挑戰(zhan)提供(gong)了(le)生物(wu)解(jie)(jie)決方案。同(tong)時，INTIMATE技(ji)術為多基因簇(cu)工(gong)程(cheng)(cheng)底盤的構(gou)建(jian)提供(gong)了(le)通用技(ji)術平(ping)臺(tai)，使得同(tong)一菌(jun)(jun)(jun)株中多種代(dai)謝功(gong)能的整合以(yi)及(ji)優質菌(jun)(jun)(jun)種的迭代(dai)功(gong)能拓展成為可(ke)能，可(ke)擴展至其他污(wu)(wu)(wu)染物(wu)降解(jie)(jie)體系的構(gou)建(jian)乃至天然(ran)產物(wu)合成、高值(zhi)化學品細(xi)胞工(gong)程(cheng)(cheng)構(gou)建(jian)等(deng)合成生物(wu)學應(ying)用場景。

　　中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)(xue)院(yuan)(yuan)深圳先進(jin)技術(shu)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)院(yuan)(yuan)助(zhu)理研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)員(yuan)蘇聰，上(shang)海(hai)交通大學(xue)(xue)致遠榮譽計(ji)劃博(bo)(bo)(bo)士(shi)生(sheng)崔浩天、副研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)員(yuan)王偉偉為文章共同(tong)第一作(zuo)者。戴俊彪研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)員(yuan)和(he)唐鴻(hong)志教授(shou)為文章共同(tong)通訊作(zuo)者。文章的合作(zuo)者包括上(shang)海(hai)交通大學(xue)(xue)博(bo)(bo)(bo)士(shi)生(sheng)程振(zhen)宇(yu)(明志博(bo)(bo)(bo)士(shi)生(sheng)計(ji)劃)、致遠榮譽計(ji)劃博(bo)(bo)(bo)士(shi)生(sheng)楊夢喬、博(bo)(bo)(bo)士(shi)生(sheng)李曄、科(ke)研(yan)(yan)助(zhu)理何思煬，深圳先進(jin)院(yuan)(yuan)劉永博(bo)(bo)(bo)士(shi)、碩士(shi)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)生(sheng)王晨、科(ke)研(yan)(yan)助(zhu)理瞿利文，中(zhong)國(guo)農科(ke)院(yuan)(yuan)基因(yin)組所科(ke)研(yan)(yan)助(zhu)理蔡悅進(jin)、鄭佳欣、趙平平。上(shang)海(hai)交通大學(xue)(xue)許(xu)平教授(shou)、李躍輝(hui)教授(shou)、中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)(xue)院(yuan)(yuan)天津工業生(sheng)物研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)所王欽宏研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)員(yuan)為本項研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)工作(zuo)提供(gong)了重要幫助(zhu)。

　　論文鏈接：

　　//www.nature.com/articles/s41586-025-08947-7