第七届青年地学论坛

1,2,3-三氯丙烷（1,2,3-trichloropropane，1,2,3-TCP）是一种人工合成脂肪族氯代烃，在工、农业生产中得到广泛应用。它既是良好的有机溶剂，环氧氯丙烷工业生产的中间产物，也是土壤熏蒸剂等有机物合成的前体物质。因其环境持久性、迁移性和生态毒性，国内外机构逐渐开始关注该有机氯污染物的环境归驱、生态健康风险和环境管控，例如1,2,3-TCP先后被美国环境保护署、欧盟化学品管理局和国际癌症研究机构等列入环境中新兴有机污染物黑名单。当前，1,2,3-TCP污染物的降解与场地修复仍然是研究热点，但是对于厌氧微生物降解转化1,2,3-TCP的机制尚缺乏深入研究。本课题组以污染河流底泥为接种源，乳酸为碳源，氢气为电子供体，富集培养获得了1,2,3-TCP厌氧降解菌群。在微宇宙培养体系中，38 μmol的1,2,3-TCP在40天内被厌氧降解，降解产物为丙烯。后续补加了86 μmol的1,2,3-TCP也在60天内再次被完全降解。1,2,3-TCP厌氧降解途径可总结为首先通过二卤消除反应同时脱下两个氯原子生成氯丙烯，再通过氢解反应生成丙烯；氯丙烯在该还原性培养基中无法稳定存在，会通过非生物反应生成烯丙基硫醇和二烯丙基硫等化合物。根据16S rRNA基因扩增子测序所得结果发现，1,2,3-TCP的厌氧降解菌群主要包含11个门，其中厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度分别由31.78%和28.01%上升到63.68%和30.66%。在属水平上，在富集培养1,2,3-TCP的厌氧降解功能微生物的过程中，脱卤杆菌（Dehalobacter）、沉积杆菌（Sedimentibacter）和Lentimicrobium逐渐成为了该培养体系中的优势菌株，其相对丰度分别达到了21.6%、23.48%和12.44%。其中脱卤杆菌（Dehalobacter）作为一种典型的专性有机卤呼吸和营养缺陷型细菌，主导了1,2,3-TCP的厌氧降解过程。通过比对16S rRNA基因序列，发现所获得脱卤杆菌菌株XRTCP与Dehalobacter restrictus 菌株PER-K23的16S rRNA基因序列相似性达到99.79%。利用宏基因组测序与生物信息学工具，拼装获得了菌株XRTCP完整度达99.94%的基因组草图。该基因组草图包含47个contigs，总长为2,777,725bp, GC含量为44.7%，拥有2,859个编码序列，和52个RNAs。菌株XRTCP基因组草图系列中还注释出了22个完整还原脱卤酶（reductive dehalogenase）。通过序列对比和进化序列分析，发现了潜在的具有双脱卤功能的还原脱卤酶。本研究拓展了1,2,3-三氯丙烷在厌氧环境中的环境归趋和行为认识，也为1,2,3-三氯丙烷污染场地的厌氧生物修复提供了理论基础和潜在技术储备。
 

有机氯,有机卤呼吸微生物,厌氧降解