环境微生物-应用案例
《Water research》丨广西大学轻工与食品工程学院与德国亥姆霍兹环境研究中心共同揭示水环境中六氯环己烷异构体的厌氧生物转化机制及双碳氯同位素分馏对微生物群落的影响
发布时间：2026-01-05
2024年5月，广西大学轻工与食品工程学院王双飞院士团队的覃程荣教授和刘亚青副教授与德国亥姆霍兹环境研究中心Hans H-Richnow研究员在《Water research》期刊发表了题为“Anaerobic biotransformation of hexachlorocyclohexane isomers in aqueous condition: dual C-Cl isotope fractionation and impact on microbial community compositions”的研究论文。文章通过在厌氧水环境中富集获得可降解不同六氯环己烷（HCH）异构体的培养物，结合化合物特异性同位素分析（CSIA）和16S rRNA测序技术，探究六氯环己烷异构体的转化机制及对微生物群落的影响，发现各富集培养物对六氯环己烷异构体的二氯降解能力存在差异，β-和δ-六氯环己烷键断裂方式不同导致同位素效应各异，六氯环己烷异构体能显著影响微生物群落但不同群落转化特定异构体时同位素效应相似，且变形菌门和厚壁菌门细菌为优势脱氯菌；本研究揭示了六氯环己烷二氯降解过程的键断裂模式及对微生物群落的作用规律，为利用CSIA评估六氯环己烷转化及对地下水微生态系统的影响提供了新视角；这些结果不仅深化了对厌氧水环境中六氯环己烷异构体微生物转化机制的理解，也为残留六氯环己烷污染的环境风险评估与治理提供了科学依据。
本研究中参与六氯环己烷（HCH）异构体降解的优势脱氯菌（如变形菌门、厚壁菌门细菌）多为厌氧微生物，其活性维持、六氯环己烷降解功能发挥及群落结构的稳定，高度依赖厌氧环境；有氧条件下不仅会导致这类厌氧微生物生长速率骤降、增殖受阻，还会破坏其细胞膜完整性与代谢稳态，造成降解相关酶系合成受阻、二氯降解功能失效，直接影响从污染土壤中驯化富集4种降解菌群的成功率，干扰六氯环己烷异构体转化机制、键断裂模式及同位素效应等核心研究内容的深度探究。而本研究需在厌氧水环境中完成4种降解菌群的驯化富集，开展六氯环己烷异构体降解实验、微生物群落组成分析及同位素效应检测等关键实验，因此要求厌氧环境具备稳定的维持能力，为厌氧微生物的生长代谢与功能发挥提供适宜条件，保障研究数据的可靠性与结论的科学性。
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《mBio》丨中科院沈阳应用生态研究所“污染环境微生物生态”研究团队揭示厌氧微生物维氏醋杆菌在共轭二烯烃转化中的作用与机制
2022年11月，中国科学院沈阳应用生态研究所“污染环境微生物生态”杨毅研究团队在《mBio》期刊发表了题为“Anaerobic biohydrogenation of isoprene by Acetobacterium wieringae strain Y”的研究论文。文章通过培养依赖性方法结合组学技术，分离获得可进行异戊二烯厌氧生物氢化的维氏醋杆菌Y菌株，发现该菌株可将异戊二烯氢化为甲基-1-丁烯混合物并伴随乙酸产生，异戊二烯未参与呼吸但能促进产乙酸作用；鉴定出负责异戊二烯生物氢化的候选烯还原酶，且异戊二烯可刺激还原性乙酰辅酶 A 途径相关蛋白表达、影响厌氧环境碳循环。
《iMeta》丨哈尔滨工业大学任南琪院士团队揭示厌氧微生物的靶向高通量分选方法
2025年9月21日，哈尔滨工业大学（深圳）任南琪、中国科学院天津工业生物技术研究所黄聪和中国科学院生态环境研究中心刘健峰等在《 iMeta》期刊发表了题为“Metagenomics and Digital Cell Modeling Facilitate Targeted High-Throughput Sorting of Anaerobic Hydrogen-Producing Microorganisms”的论文。文章围绕目标微生物的高效获取展开研究，提出 “功能识别优先 + 靶向高通量分选” 的新型策略；通过宏基因组测序与分箱分析从 12 个沼气样本中鉴定 215 株潜在厌氧产氢菌株，结合数字细胞模型设计 14 种选择性培养基，再经流式细胞术高通量分选获得 81 株目标菌株；指出该方法对不同环境中功能微生物的发现与分选具有广泛潜力，可助力工业合成微生物组开发。
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