Консорциум микробов полностью разлагает стойкий гербицид ацетохлор в загрязнённой почве

Исследователи под руководством доктора Сюй Минкая из Института прикладной экологии Китайской академии наук идентифицировали высокоэффективный микробный консорциум, способный полностью разлагать широко используемый и стойкий гербицид ацетохлор. Это открытие предлагает перспективный, экологически чистый подход для смягчения загрязнения почвы, вызванного остатками гербицидов, и его влияния на экосистемы, качество пищи и общую экологическую безопасность.

Исследование недавно опубликовано в Journal of Environmental Management.

Ацетохлор, амидный гербицид, применяемый для борьбы с сорняками, представляет значительные экологические риски из-за долгосрочной стойкости и токсичности для нецелевых организмов. Обычные методы ремедиации часто оказываются неэффективными для устойчивого решения этих проблем. В отличие от них, биоремедиация — использование микроорганизмов для разложения загрязнителей — набирает популярность, особенно с развитием синтетических микробных консорциумов.

В этом исследовании учёные обогатили микробный консорциум, названный AT1, из загрязнённой ацетохлором сельскохозяйственной почвы. В оптимизированных условиях AT1 почти полностью разлагает концентрации ацетохлора до 1 000 мг/л в течение двенадцати дней, превосходя ранее описанные штаммы или системы.

Секвенирование гена 16S рРНК показало, что микробное разнообразие в AT1 снижалось в процессе деградации ацетохлора, при этом структура и функция микробного сообщества значительно менялись. С помощью микробиомно-метаболомного анализа исследователи раскрыли новый путь деградации ацетохлора, обусловленный синергетическими метаболическими взаимодействиями между разными микробами.

В этом пути Pseudomonas инициировала N-деалкилирование, Diaphorobacter катализировал гидролиз амидной связи, а Sphingomonas способствовал как карбоксилированию, так и гидроксилированию ароматического кольца.

Вместе эти микробы разлагали ацетохлор на более мелкие промежуточные продукты, такие как 2,6-диметиланилин, резорцин и фенол, которые далее минерализовались и включались в цикл трикарбоновых кислот (TCA) — центральный энергопродуцирующий путь в микробном метаболизме.

Помимо механистических аспектов, исследователи также подтвердили потенциал консорциума в эксперименте с микрокосмом, установив, что AT1 эффективно снижает остатки ацетохлора в загрязнённой почве.

Эти результаты не только обогащают научное понимание деградации амидных гербицидов, но и предоставляют практические инструменты для разработки зелёных биоремедиационных технологий для борьбы с неточечным загрязнением в сельскохозяйственной среде.

Используя комплементарные метаболические возможности нескольких видов микроорганизмов, это исследование знаменует значительный шаг вперёд в области устойчивого контроля за загрязнением. Оно подчёркивает растущую важность микробной инженерии в управлении химическими остатками и обеспечении экологической и пищевой безопасности.