近日，動科所在一區(qū)TOP期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF=10.6）發(fā)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(tǒng)微生物學(xué)與合成生物學(xué)創(chuàng)新實驗室博士后鄧俊勁為第一作者，生態(tài)養(yǎng)殖與環(huán)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(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生了大量帶有惡臭的糞便和廢水。中國每年產(chǎn)生數(shù)十億噸養(yǎng)殖廢棄物，導(dǎo)致臭氣污染嚴(yán)重，對動物健康和環(huán)境造成了嚴(yán)重負(fù)面影響。在引起養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)殖廢物堆積的微氧環(huán)境中應(yīng)用。
通過組學(xué)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(yīng)。研究還發(fā)現(xiàn)吲哚降解過程中與三價鐵轉(zhuǎn)運還原相關(guān)的蛋白也發(fā)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(lián)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(fā)現(xiàn)為吲哚降解菌的機制研究和合成生物學(xué)改造提供了重要理論支持和依據(jù)參考。
本研究得到中國博士后科學(xué)基金面上資助（2021M700893），廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長基金博士后科研專項（BZ202008），廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)學(xué)科團隊建設(shè)項目（202118TD），廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新聯(lián)盟項目（2021KJ112），茂名實驗室自主研發(fā)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_
日期：2022-04-24
畜牧業(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生了大量帶有惡臭的糞便和廢水。中國每年產(chǎn)生數(shù)十億噸養(yǎng)殖廢棄物，導(dǎo)致臭氣污染嚴(yán)重，對動物健康和環(huán)境造成了嚴(yán)重負(fù)面影響。在引起養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)殖廢物堆積的微氧環(huán)境中應(yīng)用。
通過組學(xué)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(yīng)。研究還發(fā)現(xiàn)吲哚降解過程中與三價鐵轉(zhuǎn)運還原相關(guān)的蛋白也發(fā)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(lián)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(fā)現(xiàn)為吲哚降解菌的機制研究和合成生物學(xué)改造提供了重要理論支持和依據(jù)參考。
本研究得到中國博士后科學(xué)基金面上資助（2021M700893），廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長基金博士后科研專項（BZ202008），廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)學(xué)科團隊建設(shè)項目（202118TD），廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新聯(lián)盟項目（2021KJ112），茂名實驗室自主研發(fā)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_
日期：2022-04-24
