中国科学院生态环境研究中心马安周团队在合成微生物群电子传递与有机卤新污染物生物转化研究方面取得新进展。相关成果在期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为“Periplasmic FeS Electron Conduits: Tuning Electrocoupling and Respiratory Dehalogenation in a Synthetic Consortium”（DOI:10.1002/anie.4522602）的研究论文。研究揭示了周质FeS矿物界面调控细胞内外及种间电子传递的新机制，为理解生物成因矿物参与微生物呼吸过程提供了新认识，也为难转化有机卤污染物的生物转化提供了新思路。
周质FeS电子导管强化合成菌群电子耦合与HBCD呼吸脱溴的机制示意图
厌氧微生物可通过呼吸还原转化有机卤污染物，但电子向末端催化位点的传递效率是限制其转化的关键环节。研究团队以具有不同电子传递特征的菌株 Escherichia sp. HBCD-1和 Citrobacter sp. HBCD-2构建功能互补的合成菌群，两株细菌具有六溴环十二烷（HBCD）转化能力，形成的FeS纳米颗粒主要分布于周质区域；前者具有较强的直接电子交换能力，后者产生黄素类电子介体，为菌群内部的电子协作提供了互补基础。合成菌群的电子转移量和溴离子释放量分别达到单菌贡献加和预期值的2.46倍和2.36倍。来源分配实验表明， FeS主要通过强化微生物电子传递和呼吸代谢促进HBCD脱溴。转录组和结构分析进一步支撑了QueG-like候选末端还原酶可能参与HBCD还原的工作模型。研究建立了与半胱氨酸脱巯基酶活性相关的周质FeS生物矿化策略，并揭示了FeS纳米颗粒对合成菌群电子耦合与HBCD呼吸脱溴的促进作用。
中国科学院生态环境研究中心博士生李斯陶为论文第一作者，马安周研究员为通讯作者。中国科学院半导体研究所和中国石油集团安全环保技术研究院参与了相关研究。该研究得到国家重点研发计划等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.4522602
环境生物技术实验室
2026年7月 29 日