近日，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所奶业创新团队研究构建了一种纤维素功能化磁性纳米颗粒介导分离技术，并成功从瘤胃中分离到新纤维降解菌，为从微生物群落中高效富集和分离靶标功能微生物提供了新技术。相关研究成果发表在美国微生物学会官方期刊《应用与环境微生物学》（Applied and Environomental Microbiology）。

自然界中，大多数微生物仍处于“未培养”状态，蕴藏着丰富的研究与应用潜力。传统分离培养技术由于分离效率有限、操作复杂、资源消耗大等局限，仍难以高效获取靶向功能微生物。

为解决这一问题，该研究建立了一种新型纤维素功能化磁性纳米颗粒介导的分离技术，可有效捕获并分离活性功能微生物。研究人员通过共沉淀法制备磁性纳米颗粒（MNPs)，并在其表面包覆纤维素形成功能化磁性纳米颗粒（MNPCs）。

MNPCs非特异性结合到微生物表面，在培养过程中，纤维降解菌分解MNPCs表面的纤维素导致磁性消失，而非纤维降解菌则依旧吸附MNPCs，通过磁铁吸附实现纤维降解菌的选择性分离。合成的磁性纳米材料粒径为20nm，具有高饱和磁化强度（43.4 emu/g）。MNPCs对细菌捕获效率可达99%，具备良好的纤维降解菌分离特异性。

通过牛瘤胃菌群的模拟培养实验，发现已知纤维降解菌如Fibrobacter、Ruminococcus flavefaciens和 Butyrivibrio被富集，同时Lachnospiraceae科的新菌属被显著富集。通过宏基因组组装基因组分析，获得了Lachnospiraceae菌株基因组，并从中鉴定到携带多个纤维降解相关基因，表明其是一种新纤维降解菌。

与传统方法相比，该技术利用纤维素包覆的磁性纳米颗粒实现了特异性富集活性纤维降解功能菌群，显著提高单菌株分离效率并缩短富集周期。同时，该方法具有良好的通用性，可通过更换表面包覆的聚合物（如果胶或淀粉）合成功能化的磁性纳米颗粒，从而富集能够降解特定聚合物的活性功能菌群（如果胶或淀粉分解菌）。该方法的成功应用不仅显著提升了分离特定功能菌株的能力，也为深入探索微生物群落在生物质降解中的作用开辟了新途径。

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所硕士研究生郑洁怡为论文第一作者，该所研究员赵圣国为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、中国农业科学院重大任务、畜禽营养与饲养全国重点实验室和国家奶牛产业技术体系资助。

相关论文链接：https://doi.org/10.1128/aem.00788-25