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(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所(嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)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(huán)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(yè)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(huán)境問題提供了全新的技術方案。相關研究成果以“Bioremediation of complex organic pollutants by engineered Vibrio natriegens”為題，于2025年5月7日在線發(fā)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(yè)廢水排污、海洋原油泄漏等復合有機污染事件對生態(tài)環(huán)境安全構成嚴重威脅。通過漫長的遺傳突變和自然選擇，自然環(huán)境中逐漸進化出一些能將污染物作為“食物”的微生物。利用這些微生物的分解代謝能力處理環(huán)境中的有機污染物，具備成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)勢。但現(xiàn)有的天然菌株“食譜窄”，僅能降解某種或少數(shù)幾種污染物，無法在實際污染場景下實現(xiàn)對復合有機污染物的生物修復。

　　為了攻克這一難題，研究團隊利用合成生物學方法，對兼具快速生長、耐鹽脅迫、基因編輯高效等特性的需鈉弧菌進行基因工程改造，開發(fā)了高效自然轉化方法和基因組迭代編輯技術INTIMATE，這種技術不僅可以將長片段DNA序列精準地插入底盤細胞基因組特定位點，而且通過迭代方法反復多次插入新的DNA序列，實現(xiàn)對同一菌株的不斷拓展改造。經(jīng)多輪迭代編輯后，研究團隊獲得了能夠降解5種典型有機污染物的菌株VCOD-15，并開展了模擬應用測試。結果顯示，在取自石油煉化廠和氯堿化工廠的高鹽廢水中，該菌株僅需2天即可凈化其中同時存在的5種有機污染物。

　　本研究成功開發(fā)了基于需鈉弧菌的復合污染物工程菌構建平臺，實現(xiàn)了從代謝通路的挖掘、設計和合成到單一、復合污染物降解菌株的構建、測試、以及在實際工業(yè)廢水樣本處理應用的全流程，為石化、氯堿等高鹽廢水處理、海上石油泄漏、微塑料污染等全球性挑戰(zhàn)提供了生物解決方案。同時，INTIMATE技術為多基因簇工程底盤的構建提供了通用技術平臺，使得同一菌株中多種代謝功能的整合以及優(yōu)質(zhì)菌種的迭代功能拓展成為可能，可擴展至其他污染物降解體系的構建乃至天然產(chǎn)物合成、高值化學品細胞工程構建等合成生物學應用場景。

　　中國科學院深圳先進技術研究院助理研究員蘇聰，上海交通大學致遠榮譽計劃博士生崔浩天、副研究員王偉偉為文章共同第一作者。戴俊彪研究員和唐鴻志教授為文章共同通訊作者。文章的合作者包括上海交通大學博士生程振宇(明志博士生計劃)、致遠榮譽計劃博士生楊夢喬、博士生李曄、科研助理何思煬，深圳先進院劉永博士、碩士研究生王晨、科研助理瞿利文，中國農(nóng)科院基因組所科研助理蔡悅進、鄭佳欣、趙平平。上海交通大學許平教授、李躍輝教授、中國科學院天津工業(yè)生物研究所王欽宏研究員為本項研究工作提供了重要幫助。

　　論文鏈接：

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