編輯丨王多魚

排版丨水成文

工業廢水、石油污染和塑料污染因其毒性、致突變性和持久性，對全球海洋生物安全構成重大威脅。微生物在生物修復中的應用受到有機污染物復雜性和對鹽脅迫耐受性有限的制約。

近年來，飛速發展的合成生物學技術為降解菌株的構建提供了可能，然而，我們仍亟需兼具快速生長、高鹽耐受和易基因編輯等特性的理想“底盤細胞”。

2025 年 5 月 7 日，上海交通大學唐鴻志團隊與 中國科學院深圳先進技術研究院/中國農業科學院深圳農業基因組研究所戴俊彪團隊合作（蘇聰博士、博士生崔浩天、副研究員王偉偉博士為共同第一作者），在國際頂尖學術期刊Nature上發表了題為：Bioremediation of complex organic pollutants by engineered

Vibrio natriegens

該研究利用合成生物學技術，將 5 個基因簇整合到了需鈉弧菌（ Vibrio natriegens ） 中，培育出了 一株可在 高鹽環境中高效降解復合有機污染物的工程菌株——VCOD-15，能同時降解工業廢水和含鹽土壤中 5 種有機污染物——甲苯、苯酚、萘、聯苯和二苯并呋喃。這項研究為解決石油化工廢水排污、海洋石油泄漏等全球性環境問題提供了全新的技術方案。

在這項最新研究中，研究團隊嘗試利用合成生物學技術，將需鈉弧菌（Vibrio natriegens）改造為一種能夠生物修復鹽水廢水和土壤中復雜有機污染物的菌株。

為了實現上述目標，研究團隊開發了自然轉化方法和基因組迭代編輯技術，首先，將來自霍亂弧菌的自然轉化調控基因 tfoX 整合到需鈉弧菌 Vmax 菌株的 1 號染色體中，并使其過表達，以增強 DNA 的攝取和整合，構建了 VCOD-2 菌株。然后，研究團隊通過化學合成降解基因組并在酵母中進行組裝，實現了多個降解基因簇（覆蓋單環到多環、雜環有機污染物）的構建，進而利用同源替換策略，迭代整合 5 個功能基因簇（總長度 43 kb）到 VCOD-2 菌株的基因組，最終構建了多功能菌株——VCOD-15。

VCOD-15能夠生物修復五種有機污染物（聯苯、苯酚、萘、二苯并呋喃和甲苯），涵蓋從單環到多環化合物的廣泛底物范圍，在來自氯堿廠和煉油廠的工業廢水樣本中均有此降解能力。具體來說：

1、單一與復合污染物降解能力

• 單菌株多底物處理：VCOD-15 工程菌株在 48 小時內對 5 種目標污染物的去除率均超 60%，其中，對聯苯的降解率達 100%，對甲苯、二苯并呋喃的降解率近 90%，顯著優于天然降解菌。

• 高鹽環境適應性：在鹽度高達 102.5 g/L 的氯堿工業廢水（BZ I）和 52.5 g/L 的石油煉化廢水（DL I）中，對照菌株無法生長，而 VCOD-15 仍保持活性，體現了其獨特的耐鹽優勢。

2、實際場景應用效果

• 廢水處理系統：在活性污泥反應器中，12 小時內可完全去除高濃度污染物（1.0 mM 聯苯、1.5 mM 苯酚等）；多平行生物反應器測試顯示，48 小時內工業廢水中污染物殘留量均低于檢測限的 2%，且菌株在復雜微生物群落中占比穩定（40% 以上）。

• 土壤修復潛力：在含鹽土壤中，8 天內對聯苯、苯酚、萘、二苯并呋喃的凈降解量分別達 0.16、0.66、0.21、0.03 mmol/kg，同位素標記實驗證實了污染物被有效的進行了降解。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08947-7