近日，我院林炜铁教授和罗剑飞副教授课题组在Chemical Engineering Journal（IF: 8.355）杂志发表了一篇题为“Development and characterization of an aerobic bacterial consortium for autotrophic biodegradation of thiocyanate”的论文，通过富集培养得到了高效降解硫氰酸盐的自养微生物菌群，并基于微生物生态学机理阐述了菌群在降解过程中的优势。硕士生王昕仪和博士生刘亮霆为本文的共同第一作者。（论文连接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720314534）

硫氰酸盐（SCN^-）广泛应用于矿石开采、煤焦化等处理过程中，对环境排放了大量有害废水。SCN^-的生物降解依赖于表达降解酶（thiocyanate hydrolase/thiocyanate dehydrogenase）的化能自养硫氧化菌或异养细菌。与单一细菌相比，活性污泥或微生物菌群在SCN^-的处理中表现出更高的降解能力；从微生物生态学角度，菌群中不同微生物间可能存在相互作用，从而促进了SCN^-的降解。

从经济角度考虑，该研究通过富集培养得到了化能自养微生物菌群，在无机条件下即可实现高效的SCN^-降解，连续生物膜反应器中最高降解速率达到1.4 mmol L^-1 h^-1，是目前报道的最高水平。基于菌群的宏基因组，通过binning得到了10个细菌的基因组。这些细菌均含有不同种类的硫氧化途径相关酶基因，只有Thiobacillus含有SCN^-降解酶基因，但由于其sox酶系不完整，不能将SCN^-降解生成的H₂S进一步氧化为SO₄^2-，须依赖其它具有完整sox酶系的细菌（如Hydrogenophaga）才能最终完成SCN^-的降解。

自养微生物菌群中，Thiobacillus是降解过程的发起者，为化能自养硫氧化细菌提供能源物质（H₂S），而硫氧化细菌的代谢为菌群中其它异养细菌的生长提供有机物；其中，异养细菌Hydrogenophaga和Pelomonas利用完整的sox酶系将H₂S氧化为SO₄^2-，从而解除H₂S对SCN^-降解的影响，实现高效的降解过程。在微生物生态学角度，化能自养SCN^-降解菌与异养硫氧化菌之间形成了稳固的cross-feeding相互关系，从而保证了菌群实现SCN^-的高效降解。

本研究得到国家自然科学基金（41977034; 91951118）和中央高校基本科研业务费项目（2019ZD33）的资助。

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