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我国科学家借助X射线衍射技术从海洋中发现能降解塑料的菌群和酶

X射线衍射 质谱技术
发布:2021-04-27 16:19:33     来源:科技日报

4月25日,国际学术期刊《危险材料》报道了中国科学院海洋研究所孙超岷团队最新研究成果,首次发现能有效降解聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)和聚乙烯(PE)两种塑料的海洋微生物菌群和酶,为获得塑料降解微生物和功能酶、发展降解塑料垃圾生物制品提供了重要理论依据和候选材料,并有望突破难降解塑料聚乙烯的降解瓶颈。

孙超岷科研团队自2016年开始从青岛近海采集了上千份塑料垃圾,经过大量筛选发现一个塑料垃圾上附着了一个菌群,在塑料(PET和PE)表面具有很明显的定殖和降解能力。该菌群在含有塑料垃圾的培养基中能维持良好的生长能力,推测应该是通过降解塑料获得额外的能量来源。通过对菌群组成种类和丰度进行定量分析,发现有5类细菌为优势种群,结合培养技术成功获得上述5类细菌的纯培养菌株,其中3株具有明显降解塑料的能力。将该3株细菌按照一定比例进行复配,成功获得一个能稳定共存并具有显著降解PET和PE塑料垃圾的菌群,该菌群尤其喜好降解PE塑料,两周时间可以将PE降解为碎片。

研究人员进而结合红外光谱、凝胶渗透色谱、X射线衍射、高效液相色谱及质谱等手段多方位证实了上述菌群能有效降解PET和PE塑料,利用宏转录组技术解析了该菌群在塑料表面通过形成生物膜定殖并分泌酶类降解利用塑料作为能量源的过程,进而筛查到多个可能参与降解PET和PE塑料的候选酶类,最终结合体外表达技术获得多个在24小时内能明显降解PE塑料的酶。

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