當畜禽糞肥中的四環素污染成為農田生態潛在隱患，一群經過定向馴化的微生物菌群正成為破解難題的“生態衛士”。農業農村部環境保護科研監測所農田有機污染生物消減創新團隊的最新研究發現，通過強化菌群種間電子傳遞，可將四環素降解效率提升至92%，為抗生素污染的綠色修復提供了新技術路徑。相關成果近日發表于國際期刊《危險材料學報》。
在我國畜禽養殖業規?；l展背景下，四環素類抗生素因抗菌譜廣、成本低廉被廣泛使用。然而，當含有抗生素的畜禽糞肥施入農田，殘留的四環素不僅會抑制土壤微生物活性，還可能通過食物鏈富集，威脅生態安全與人體健康。“傳統處理方法面臨效率低、成本高、易產生二次污染等難題，而微生物電化學技術因高效、綠色的特性，成為國際前沿研究方向。”但團隊首席科學家、研究員李曉晶說，“如何強化系統中微生物的協同作用，一直是制約技術落地的關鍵瓶頸。”
為攻克這一難題，團隊以從污染農田中篩選的厭氧菌群為材料，歷經180天定向馴化，構建了具有高效電子傳遞能力的微生物群落。實驗表明，在初始四環素濃度5毫克/升的條件下，強化定向電子傳遞的微生物電化學系統可使四環素降解率達到 92%，較未優化的對照組提升2.7倍。
“這相當于給菌群搭建了一條‘電子高速公路’?！闭撐耐ㄓ嵶髡摺F隊副研究員葉會科解釋，經定向馴化后，佩特里單胞菌、擬桿菌、鞘氨醇桿菌等優勢菌種形成了緊密的電子傳遞網絡。其中，過氧化氫酶活性被顯著激活，最高達對照組的4倍，這種酶與四環素分子具有極強的親和力，能像“剪刀”一樣精準切斷四環素的分子結構，加速其分解。
顯微鏡觀察顯示，馴化后的菌群形成了獨特的三維聚集體，菌膠團表面分布著大量納米級導電菌毛，如同“生物電線”般高效傳導電子。這種結構優化使電子傳遞效率提升 300%，為四環素降解提供了強大的能量支持。
