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[中國科學報]科學家為啥“最想要”這種微生物?

作者: 發布時間:2020.04.01 文章來源:

  日前,中科院微生物所和生態環境中心的科研人員從污水處理廠發現了一種獨特的微生物,它是全世界科學家“最想要”的28個活性污泥核心微生物類群之一。

  “這種菌有助于消除污水中的氮、磷和各類有機污染物,為提升污水處理技術水平和發展新一代活性污泥工藝打下了基礎?!苯?,該研究通訊作者之一、微生物所研究員劉雙江在接受《中國科學報》采訪時說。

  據介紹,這一成果是依托2017年啟動的中國微生物組計劃預研項目“中科院微生物組計劃”而完成的。作為紀念,科研人員將該類微生物命名為“中科微菌”。同時,他們還將該類微生物的首個物種命名為“惠芳中科微菌”(以下簡稱“惠芳菌”),以紀念我國已故環境微生物學家楊恵芳先生。

  廣泛分布 代謝多樣 

  污水處理廠的微生物是水凈化的核心。包括中國在內全球城市污水處理系統的90%以上是釆用活性污泥工藝,微生物是活性污泥有效清除各種污染物的“主力軍”,每克活性污泥中有1012個微生物細胞。這些復雜的微生物與廢水中的有機營養物形成了復雜的“生態網”。

  活性污泥微生物組的復雜度遠高于哺乳動物腸道微生物組的復雜度。最新研究和統計表明,活性污泥中99.9%的微生物物種還沒有被分離培養,因此,限制了認識和理解這些微生物的在污水處理中的作用。

  此次,研究人員從北京清河污水處理廠活性污泥中分離培養了“惠芳菌”?!拔覀儓F隊一共分離了800多個菌株,最后成功了?!痹撜撐牡谝蛔髡?、微生物所和生態中心聯合培養博士研究生宋陽告訴記者。

  宋陽表示,活性污泥中絕大多數微生物的脫氮除磷效果不明顯,但“惠芳菌”菌種和污水處理的主要指標卻呈正相關?!啊莘季蕉?,污水處理效果就越好?!彼f。

  據介紹,在清河污水處理廠活性污泥微生物群落中,“惠芳菌”數量占總菌群的1%左右,其代謝功能多樣。除了分解各種有機污染物(如碳水化合物、芳香族化合物和短鏈脂肪酸)外,還具有還原硝酸鹽和積累磷的能力。

  “它能夠把磷變成聚磷酸鹽存在細胞里,隨著污泥的排放就可以把磷收集起來。它能夠把硝酸鹽變成亞硝酸鹽,再進一步反硝化脫氮,最后把它除掉?!眲㈦p江解釋說。

  不止如此,劉雙江介紹,“中科微菌”這類微生物還具有廣泛分布的特點,不僅存在于中國污水處理廠,更廣泛存在于世界各地城市污水處理廠的活性污泥中。

  一個節點 一代工藝 

  在清河污水處理廠活性污泥微生物群落中,“惠芳菌”起著重要的模塊樞紐作用。這也使得新發現為發展新一代活性污泥工藝打下了基礎。

  “活性污泥里的所有微生物就像一張‘大網’,而有些微生物之間會構成一個‘小網’,它們通過相互作用,共同去除污染物?!眲㈦p江解釋說。其中,小網絡的每一個節點就像互聯網的“路由器”,會影響其它的微生物。

  而“中科微菌”就是這樣的一個“路由器”,通過它可以了解其它微生物是在直接還是間接地促進污染物降解。

  劉雙江介紹,除了“中科微菌”之外,全球“最想要”的28個活性污泥核心微生物類群已經找到了約一半,還有一半尚待挖掘。

  目前,為期兩年的中科院“中國微生物組計劃”預研項目(研究對象包括人體、動物、活性污泥等研究內容)即將結束。劉雙江表示,研究團隊將在科技部最新啟動的國家重點研發計劃項目“活性污泥人工多細胞體系構建與應用”的支持下繼續開展相關研究,尋找活性污泥里那些“隱藏的星星”,為我國污水處理技術水平的提升,提供微生物資源和科技支撐。

  相關文章信息:https://doi.org/10.1128/AEM.02209-19. 

 

 

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