依靠传统富集分离培养方法（室内培养）获得的多环芳烃（PAHs）降解菌，在石油污染修复中已取得一定成效，但也存在两个主要弊端。一是由于室内条件和野外自然条件的显著差异，通过室内培养驯化所获得的目标微生物，在野外场地修复应用中受到严重限制；二是PAHs的生物降解是经开环、加氧等多个步骤进行的，各个步骤可能涉及到不同的微生物或多种微生物的协同作用，因此，经室内培养分离所得的菌株，未必就在原位体系下真正发挥降解作用，甚或可能只是对PAHs有较强的耐受性。也正因为如此，如何确认室内培养所获得的功能微生物在原位亦发挥作用，是环境微生物研究的热点和难点之一。  

  近期，中科院广州地化所罗春玲研究员的研究团队，尝试应用DNA的稳定同位素探针（DNA-SIP）和高通量测序技术，对石油污染水体中参与菲降解过程功能微生物种群进行原位探查，并将探查结果与室内培养分离实验结果相对照，成功确认、分离出一株在污染水体中原位降解菲的高效菌株。研究中，DNA-SIP结果表明，参与菲降解的原位功能微生物包括Acinetobacter、Sphingobium、Kouleothrix和Sandaracinobacter，其中Kouleothrix 和 Sandaracinobacter对菲的降解能力首次得到证实；通过优化室内培养实验条件，研究组成功分离获得原位条件的高效菲降解新菌株定名为Acinetobacter tandoii sp. LJ-5，并解析出其对菲的降解是通过β-ketoadipate途径/机制进行的。  

  该项工作为原位功能微生物的探查和分离确认，提供了一个成功的技术范例。目前，该研究团队正逐步开发LJ-5菌剂并尝试将其应用于石油污染水体的原位生物修复，并进一步研究该菌株与微生物群落中其他微生物的相互作用机制，以期在原位条件下达到最佳修复效果。  

  该研究得到国家自然科学基金资助，相关成果已于近日发表于英文期刊《环境科学与技术》。  

  Jibing Li, Chunling Luo*, Mengke Song, Qing Dai, Longfei Jiang, Dayi Zhang, Gan Zhang, 2017. Biodegradation of phenanthrene in polycyclic aromatic hydrocarbon-contaminated wastewater revealed by coupling cultivation-dependent and -independent approaches. Environmental Science & Technology 51, 3391-3401. DOI: 10.1021/acs.est.6b04366.  

　　图1. DNA-SIP和富集分离纯培养技术鉴定功能微生物示意图 

　　　　图2. 菲降解功能微生物群落中OTU_4, OTU_50, OTU_73 和OTU_57的系统发育信息  

　　图3. 菲降解功能基因PAH-RHD_α系统发育信息  

　 有机地球化学国家重点实验室 & 科技与规划处 供稿