上海交大/中科院深圳先进院合作最新Nature论文：为这一世界难题带来全新解决方案

来源：生物世界 2025-05-09 16:39

VCOD-15 能够生物修复五种有机污染物（联苯、苯酚、萘、二苯并呋喃和甲苯），涵盖从单环到多环化合物的广泛底物范围，在来自氯碱厂和炼油厂的工业废水样本中均有此降解能力。

上海交通大学唐鸿志团队与中国科学院深圳先进技术研究院/中国农业科学院深圳农业基因组研究所戴俊彪团队合作（苏聪博士、博士生崔浩天、副研究员王伟伟博士为共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Bioremediation of complex organic pollutants by engineeredVibrio natriegens的研究论文。

该研究利用合成生物学技术，将 5 个基因簇整合到了需钠弧菌（Vibrio natriegens）中，培育出了一株可在高盐环境中高效降解复合有机污染物的工程菌株 VCOD-15，能同时降解工业废水和含盐土壤中 5 种有机污染物 甲苯、苯酚、萘、联苯和二苯并呋喃。这项研究为解决石油化工废水排污、海洋石油泄漏等全球性环境问题提供了全新的技术方案。

在这项最新研究中，研究团队尝试利用合成生物学技术，将需钠弧菌（Vibrio natriegens）改造为一种能够生物修复盐水废水和土壤中复杂有机污染物的菌株。

为了实现上述目标，研究团队开发了自然转化方法和基因组迭代编辑技术，首先，将来自霍乱弧菌的自然转化调控基因tfoX整合到需钠弧菌Vmax 菌株的1 号染色体中，并使其过表达，以增强 DNA 的摄取和整合，构建了VCOD-2 菌株。然后，研究团队通过化学合成降解基因组并在酵母中进行组装，实现了多个降解基因簇（覆盖单环到多环、杂环有机污染物）的构建，进而利用同源替换策略，迭代整合 5 个功能基因簇（总长度 43 kb）到VCOD-2 菌株的基因组，最终构建了多功能菌株 VCOD-15。

VCOD-15能够生物修复五种有机污染物（联苯、苯酚、萘、二苯并呋喃和甲苯），涵盖从单环到多环化合物的广泛底物范围，在来自氯碱厂和炼油厂的工业废水样本中均有此降解能力。具体来说：

1、单一与复合污染物降解能力

单菌株多底物处理：VCOD-15 工程菌株在 48 小时内对 5 种目标污染物的去除率均超 60%，其中，对联苯的降解率达 100%，对甲苯、二苯并呋喃的降解率近 90%，显著优于天然降解菌。

高盐环境适应性：在盐度高达 102.5 g/L 的氯碱工业废水（BZ I）和 52.5 g/L 的石油炼化废水（DL I）中，对照菌株无法生长，而 VCOD-15 仍保持活性，体现了其独特的耐盐优势。

2、实际场景应用效果

废水处理系统：在活性污泥反应器中，12 小时内可完全去除高浓度污染物（1.0 mM 联苯、1.5 mM 苯酚等）；多平行生物反应器测试显示，48 小时内工业废水中污染物残留量均低于检测限的 2%，且菌株在复杂微生物群落中占比稳定（40% 以上）。

土壤修复潜力：在含盐土壤中，8 天内对联苯、苯酚、萘、二苯并呋喃的净降解量分别达 0.16、0.66、0.21、0.03 mmol/kg，同位素标记实验证实了污染物被有效的进行了降解。

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