廣東省農業科學院動科所在畜禽臭氣治理研究方面取得突破性進展

近日，動科所在一區TOP期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF=10.6）發表了題為“Indole metabolism mechanisms in a new, efficient indole-degrading facultative anaerobe isolate Enterococcus hirae GDIAS-5”的研究論文。動科所為第一完成單位，動科所系統微生物學與合成生物學創新實驗室博士后鄧俊勁為第一作者，生態養殖與環境控制實驗室鄧盾博士為共同第一作者，李家洲教授為通訊作者。

畜牧業的快速發展產生了大量帶有惡臭的糞便和廢水。中國每年產生數十億噸養殖廢棄物，導致臭氣污染嚴重，對動物健康和環境造成了嚴重負面影響。在引起養殖廢棄物惡臭的分子中，以吲哚和糞臭素（3-甲基吲哚）的影響最大，降解難度最大。生物降解是惡臭處理的綠色途徑，但目前吲哚微生物降解集中于好氧降解，然而在養殖廢物處理時難以提供足夠的氧氣。

該研究篩選了一株新的吲哚降解菌——海氏腸球菌GDIAS-5，該菌為兼性厭氧菌，在有氧和無氧條件下均能降解吲哚。并且該菌在無氧條件下的降解效率為目前報道中最高，這使其非常適合于在目前畜牧養殖廢物堆積的微氧環境中應用。

通過組學分析和體外驗證，該研究首次挖掘得到吲哚無氧氧化酶ycnE，其可以催化吲哚-吲哚酮-靛紅的反應。研究還發現吲哚降解過程中與三價鐵轉運還原相關的蛋白也發生了顯著變化，而且添加三價鐵能有效提升海氏腸球菌降解吲哚的效率，推斷三價鐵可能是GDIAS-5吲哚氧化偶聯的電子受體。論文揭示了海氏腸球菌氧化吲哚、電子受體三價鐵的還原、下游鄰苯二酚的鄰位裂解等可能的吲哚代謝機制。這些發現為吲哚降解菌的機制研究和合成生物學改造提供了重要理論支持和依據參考。

本研究得到中國博士后科學基金面上資助（2021M700893），廣東省農業科學院院長基金博士后科研專項（BZ202008），廣東省農業科學院農業優勢產業學科團隊建設項目（202118TD），廣東省現代農業技術體系創新聯盟項目（2021KJ112），茂名實驗室自主研發項目（2021ZZ003）等項目資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389422006793?utm_campaign=STMJ_AUTH_SERV_PUBLISHED&utm_medium=email&utm_acid=37881171&SIS_ID=&dgcid=STMJ_AUTH_SERV_PUBLISHED&CMX_ID=&utm_in=DM248380&utm_source=AC_