北理工課題組發(fā)現(xiàn)硫化橡膠廢棄物降解微生物
發(fā)布日期：2023-02-20 供稿：生命學(xué)院 攝影：生命學(xué)院
編輯：肖雯 審核：周連景 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)生命學(xué)院楊宇課題組發(fā)現(xiàn)了一株對硫化橡膠廢棄物具有降解效果的腸道細(xì)菌，并解析了降解機(jī)制，為開發(fā)硫化橡膠廢棄物的生物降解處理技術(shù)提供了基礎(chǔ)。相關(guān)研究論文“Biodegradation of vulcanized rubber by a gut bacterium from plastic-eating mealworms”發(fā)表于《Journal of Hazardous Materials》 ( 中科院1區(qū)，IF 14.224 ) 。課題組在讀博士生程曉濤為第一作者，已畢業(yè)碩士生夏孟麗為作者之一，楊宇副教授為論文通訊作者。
硫化橡膠是由橡膠高分子經(jīng)硫化交聯(lián)反應(yīng)形成的一種三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聚合物。當(dāng)前，全球的硫化橡膠產(chǎn)量達(dá)1390萬噸，其中68%被應(yīng)用于汽車輪胎，而42%被用于生產(chǎn)手套等一次性產(chǎn)品。這些硫化橡膠產(chǎn)品消費后產(chǎn)生的廢棄物，在自然環(huán)境中長期不能降解，且容易自燃，釋放微顆粒和傳播有毒污染物和病原菌，對生態(tài)環(huán)境和人體健康具有潛在風(fēng)險，被視為一種危險廢棄物。現(xiàn)有的處理方法如填埋、焚燒和化學(xué)脫硫再生等，容易造成二次污染。微生物降解處理具有反應(yīng)條件溫和且無二次污染等優(yōu)點，是一種綠色可持續(xù)的處理方法。但是，當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的硫化橡膠降解微生物只能單一的斷裂聚合物主鏈（C="C）或交聯(lián)硫鍵（S-S和C-S鍵），能同時斷裂聚合物主鏈和交聯(lián)硫鍵的微生物尚沒有被發(fā)現(xiàn)，這嚴(yán)重限制了硫化橡膠廢棄物生物降解效率及生物處理技術(shù)的開發(fā)。因此，亟需發(fā)掘新的硫化橡膠降解微生物以解決這一難題。
本研究首次從取食塑料的黃粉蟲腸道中分離出一株能夠利用硫化橡膠作為唯一碳源進(jìn)行生長的不動桿菌（ Acinetobacter sp. BIT-H3）。通過表征硫化橡膠與該菌孵育后理化性質(zhì)的變化以及降解期間釋放的代謝產(chǎn)物，驗證了該菌是通過斷裂三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中聚合物主鏈和交聯(lián)硫鍵來實現(xiàn)硫化橡膠的降解。此外，通過基因組和轉(zhuǎn)錄分析鑒定出了降解過程中的功能基因。結(jié)合理化性質(zhì)變化、降解產(chǎn)物表征和分子生物學(xué)分析，提出了菌株BIT-H3降解硫化橡膠的潛在途徑。研究結(jié)果表明昆蟲腸道菌群是發(fā)掘橡膠降解微生物的重要來源，并為開發(fā)硫化橡膠廢棄物的生物降解方法提供了基礎(chǔ)。
本工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會-歐盟委員會（NSFC-EU）環(huán)境生物技術(shù)國際合作重點項目(31961133015)、國家自然科學(xué)基金青年項目(51603004)、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會青年人才托舉工程項目(2017QNRC001)的支持。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389423002224
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