论文标题：The Successional Pattern of Microbial Communities and Critical Genes of Consortia Subsisting on Chloramphenicol and Its Metabolites Through Long-Term Domestication

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.009

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清华大学深圳国际研究生院李炳科研团队在中国工程院院刊《Engineering》发表题为 “The Successional Pattern of Microbial Communities and Critical Genes of Consortia Subsisting on Chloramphenicol and Its Metabolites Through Long-Term Domestication” （氯霉素及其产物降解菌群在长期驯化过程中的微生物群落和关键基因演替模式）的研究性文章。该研究成功驯化出能高效降解氯霉素（CAP）及其产物的菌群，为解决抗生素污染环境问题带来新进展。

抗生素在环境中的残留危害极大，CAP 作为广泛使用的广谱抗生素，其在水环境中的残留对生态群落影响恶劣。而且，CAP 处理过程中产生的对硝基苯甲酸（PNB）和 2,2 - 二氯乙酸（DCA）具有遗传毒性和发育毒性，急需有效去除方法。

李炳科研团队以活性污泥为基础，历经长期驯化，成功培育出 CL-CAP、CL-PNB 和 CL-DCA 三种高效降解菌群。经过 2.5 年驯化，CL-CAP 能在 36 小时内完全降解 250mg/L 的 CAP，矿化率达 93.7%；CL-PNB 可在 14 小时内完全降解 250mg/L 的 PNB，矿化率为 95.9%；CL-DCA 能在 8 小时内完全降解 100mg/L 的 DCA，矿化率为 91.0%。这些数据充分显示出菌群强大的降解能力，为相关污染环境的修复提供了有力支持。

科研团队借助宏基因组分析，深入探究了微生物群落和关键功能基因的演替模式。研究发现，驯化后 Sphingomonas、Caballeronia 和 Cupriavidus 分别成为 CAP、PNB 和 DCA 降解菌群中的优势菌属，它们作为关键降解菌，协同实现了 CAP 的高度矿化。同时，参与 CAP、PNB 和 DCA 代谢的关键功能基因，如 CAP 乙酰转移酶等，在菌群中显著富集。

研究还表明，环境和营养因素对 CAP 降解效率影响明显。pH 值约为 6.0 时，CL-CAP 降解 CAP 的效率最高，过酸或过碱环境都会抑制降解。高浓度的乙酸钠、苯甲酸钠等部分碳源会阻碍 CAP 的生物降解，而适当增加初始接种量和温度，有助于提升降解速度。

该研究驯化的菌群和分离的菌株，是生物修复的重要微生物资源。不过，研究人员也表示，这些菌群和菌株在生物修复实践中的稳定定殖能力还有待进一步研究。这项成果为抗生素污染治理提供了新思路和资源，有望推动环境生物修复领域的发展，对保障生态环境安全有重要作用。

引用信息：

Jiayu Zhang, Kaiyan Zhou, Fangliang Guo, Huaxin Lei, Renxin Zhao, Lin Lin, Xiaoyan Li, Bing Li. The Successional Pattern of Microbial Communities and Critical Genes of Consortia Subsisting on Chloramphenicol and Its Metabolites Through Long-Term Domestication. Engineering, 2023, 31(12): 59–69

开放获取论文：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.009

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