近日，我所资环中心海洋生态损害鉴定与修复研究团队在南极环烷烃降解菌资源及降解途径研究上取得新进展。研究结果以“Degradation potential and pathways of methylcyclohexane by bacteria derived from Antarctic surface water”为题发表于国际知名学术期刊《Chemosphere》（2021 IF = 8.943，2区TOP）。

环烷烃是石油中的三大组分之一，对水生动物具有明显的毒害作用。然而，有关烃类降解的研究绝大多数聚焦于烷烃和芳香烃组分，而降解环烷烃的关键微生物、代谢途径等尚知之甚少。本研究团队曾报道了环烷烃的生物降解可能主要发生在中国边缘海较冷的海水环境（10–20°C），底层冷水生境中嗜冷的、未培养的微生物新类群是环烷烃降解的主要驱动者（https://www.fio.org.cn/news/news-detail-10218.htm）。作为典型低温生境的南极是否蕴藏着类似的环烷烃降解微生物资源是值得探索的下一个科学问题。因此，开展该项研究对于探索南极海洋环境土著微生物资源的环烷烃降解潜力、途径和机制具有重要科学意义和潜在应用价值。

针对上述科学问题，本研究团队在南极表层水（Antarctic surface water）中富集获得了降解甲基环己烷（methylcyclohexane，MCH）的土著微生物群落。在相同环境条件下，南极MCH降解菌富集培养物的勃发时间（79±23d）显著长于中国近海低温生境MCH降解菌富集培养物的勃发时间（15±3d），说明南极土著微生物的生长较为缓慢。微生物多样性分析结果进一步证实了与其它低温生境相比，南极具有较为独特的MCH降解微生物群落结构。通过极限稀释法、宏基因组测序分析等免培养技术（图1），发现了南极MCH降解微生物群落的关键种分别是科尔韦尔氏菌（Colwellia）、玫瑰变色菌（Roseovarius）。最为有趣的是，南极MCH降解菌群第一优势种科尔韦尔氏菌的基因组中并未注释到MCH降解关键酶基因。相反，南极MCH降解群优势种玫瑰变色菌的基因组中注释到大多数MCH降解关键酶基因。在关键种玫瑰变色菌基因组中首次同时发现了两条共存的、接近完整的MCH降解途径（图2，己内酯途径和芳香化途径）。

本研究揭示了南极微生物通过复杂的物种互作和代谢分工实现对难降解有机污染物的分解机制，为保护南极生态环境提供了重要生物资源和技术储备。我所2020级研究生李颖超为论文第一作者，崔志松副研究员和中国科学院苏州生物医学工程技术研究所宋一之研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目等课题的支持。

链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653523009141?via%3Dihub

https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.138647

图1 通过极限稀释法确定南极MCH降解关键种以及预测MCH降解途径的工作流程

图2 推断的南极微生物MCH降解途径