新闻动态朱锡芬等-EST：在氯代有机磷酸酯厌氧生物转化方面取得新进展
氯代有机磷酸酯（Cl-OPEs）是在自然环境（如地表水、地下水、沉积物和土壤等）中广泛存在的一类新兴污染物。生物降解和转化是去除环境中氯代有机污染物的主要途径。已有的研究主要关注Cl-OPEs的好氧生物降解过程，然而，关于Cl-OPEs厌氧生物转化的研究却十分薄弱。Cl-OPEs厌氧生物转化途径、机制以及参与转化过程的微生物和功能基因仍不清楚。
针对上述科学问题，中科院广州地球化学研究所钟音副研究员、彭平安研究员等，利用Cl-OPEs为电子受体，从电子垃圾污染沉积物中富集出了两个具有厌氧转化Cl-OPEs能力的菌群（分别命名为8E和8P）。菌群8E和8P在10天内分别将磷酸三（2-氯乙基）酯（TCEP）和磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）完全转化。通过产物质量平衡分析，研究发现TCEP和TCPP主要转化成二酯产物，即磷酸二（氯乙基）酯（BCEP）和磷酸二（1-氯-2-丙基）酯（BCPP）。此外，TCEP和TCPP分别被还原转化成乙烯/乙烷和丙烯。研究采用重水配制的培养基培养菌群8E和8P，发现乙烯和丙烯没有被氘代标记，而乙烷被氘代标记，表明TCEP和TCPP可能通过单电子转移（自由基机制）进行还原脱氯，脱氯产物随即发生C-O键断裂生成二酯产物和无氘代标记的乙烯和丙烯（图1）。乙烯进一步还原成乙烷。该途径是一条全新的厌氧脱氯转化途径，与传统的加氢脱氯途径显著不同。
图1. 重水体系下TCEP转化为乙烯/BCEP（A）和TCPP转化为丙烯/BCPP（B）的机制示意图
通过16S rRNA基因扩增子测序和qPCR分析，研究发现专性脱卤菌Dehalococcoides对TCEP和TCPP厌氧还原转化可能具有重要作用（图2A）。宏基因组单菌草图组装技术分析表明菌群8E-1和8P-1的Dehalococcoides（Bin8E40和Bin8P27）属于不同的Dehalococcoides mccartyi亚组（图2B），分别包含14和15个还原脱卤酶（rdh）基因（图2C）。逆转录-聚合酶链反应（RT–qPCR）分析显示其中13个和12个rdh基因在TCEP和TCPP还原转化过程中均能进行转录表达（图2D），表明它们可能分别参与了TCEP和TCPP的还原转化过程。
图2. TCEP/TCPP转化过程中Dehalococcoides丰度变化特征（A）；Bin8E40和Bin8P27与参考Dehalococcoides mccartyi全基因组的最大相似系统发育树（B）；Bin8E40和Bin8P27与参考Dehalococcoides mccartyi的基因组中注释的还原性脱卤酶的最大相似系统发育树（C）；Bin8E40和Bin8P27 rdh基因的转录表达（D）
综上所述，这项研究揭示了厌氧条件下Cl-OPEs生物还原转化机制，有助于认识Cl-OPEs在厌氧环境（地下水、沉积物、污泥和地下土壤等）中的环境行为，对Cl-OPEs的污染控制和高效生物修复技术开发具有十分重要的意义。
相关研究成果于近期发表在国际知名学术期刊Environmental Science & Technology上，朱锡芬博士（我所毕业博士生）为论文第一作者，钟音副研究员为论文通讯作者。该项研究受到国家自然科学基金（Nos. 41773132, 42077285, 42107240）、广东省科技计划项目（Nos. 2020B1212060053, 2019B121205006）和广东省重点区域研究开发项目（2020B1111530003）资助。
