Исследователи под руководством доктора Сюй Минкая из Института прикладной экологии Китайской академии наук обнаружили высокоэффективный микробный консорциум, способный полностью разлагать ацетохлор — широко используемый и стойкий гербицид. Это открытие предлагает перспективный, экологически чистый подход к снижению загрязнения почвы, вызванного остатками гербицидов в экосистемах, влияющими на качество продуктов питания и общую экологическую безопасность.
Исследование опубликовано в журнале Journal of Environmental Management.
Ацетохлор, амидный гербицид, который используется для борьбы с сорняками, представляет значительную экологическую опасность из-за его длительного сохранения в почве и токсичности для нецелевых организмов. Традиционные методы очистки часто оказываются неэффективными для устойчивого решения этих проблем. В отличие от них, биоремедиация — использование микроорганизмов для разрушения загрязнителей — получила признание как жизнеспособное решение, особенно с развитием синтетических микробных консорциумов.
В этом исследовании учёные обогатили микробный консорциум, названный AT1, из загрязнённых ацетохлором сельскохозяйственных угодий. В оптимизированных условиях AT1 почти полностью разлагает концентрации ацетохлора до 1000 мг/л в течение двенадцати дней, превосходя ранее описанные штаммы или системы.
Высокопроизводительное секвенирование гена 16S рРНК показало, что микробное разнообразие в составе AT1 уменьшилось в процессе разложения ацетохлора, при этом структура и функции микробного сообщества значительно изменились.
С помощью микробиомно-метаболомного анализа исследователи обнаружили новый путь разложения ацетохлора, обусловленный синергетическими метаболическими взаимодействиями между различными микроорганизмами. В этом пути Pseudomonas инициировала N-деалкилирование, Diaphorobacter катализировала гидролиз амидной связи, а Sphingomonas способствовала как карбоксилированию, так и гидроксилированию ароматического кольца.
Вместе эти микробы разложили ацетохлор на более мелкие промежуточные соединения, такие как 2,6-диметиланилин, резорцинол и фенол, которые были дополнительно минерализованы и направлены в цикл трикарбоновых кислот (TCA) — центральный путь выработки энергии в микробном метаболизме.
Помимо механистического понимания, исследователи также подтвердили потенциал консорциума в эксперименте с микрокосмом, подтвердив, что AT1 эффективно снижает остатки ацетохлора в загрязнённой почве.
Эти результаты не только обогащают научное понимание разложения амидных гербицидов, но и предоставляют практические инструменты для разработки зелёных технологий биоремедиации для борьбы с непоточечным загрязнением в сельскохозяйственных условиях.
Используя комплементарные метаболические возможности нескольких видов микроорганизмов, это исследование знаменует значительный шаг вперёд в области устойчивого контроля загрязнения. Оно подчёркивает растущую важность микробной инженерии в управлении химическими остатками и обеспечении экологической и пищевой безопасности.
Предоставлено Китайской академией наук.