廣東
近日，華南農業大學資源環境學院仇榮亮教授團隊在Nature Communications期刊發表題為“Potentiators empower synthetic microbiomes as silent guardians against co-contamination”的研究成果。華南農業大學資源環境學院副教授阮哲璞和博士生譚家霖為該論文的共同第一作者，仇榮亮教授為通訊作者。
環境中多種有機污染物共存已成為當前生態修復領域面臨的突出挑戰。相比單一菌株，微生物群落在功能冗余、代謝互補與協同降解方面具有顯著優勢，但如何在復雜脅迫條件下構建兼具高效性與穩定性的合成菌群，仍缺乏系統性的設計原則。針對這一問題，仇榮亮教授團隊基于自主研發的基因組尺度代謝模型工具SuperCC，系統模擬了由多株關鍵功能菌組成的合成菌群在單一污染物與復合污染條件下的代謝行為，深入解析了污染物—菌株—代謝網絡之間的互作機制。
研究通過整合多組學數據與代謝建模分析，揭示了復合污染脅迫下菌群協同作用的關鍵驅動機制。結果表明，具有廣譜資源利用能力的菌株通過分泌特異性代謝產物，在群落中發揮“增效”作用，是促進菌群協同降解的重要物質基礎，不僅僅提高整個群落的生物量，還增強了菌群的降解功能；同時，本土關鍵菌株在維持群落結構穩定性和功能持續性方面具有不可替代的核心作用。在此基礎上，研究創新性提出了“降解菌—輔助菌—增效菌”協同構建的合成菌群設計范式（DHP-Com），顯著提升了合成微生物組在多類型復合污染場景下的修復效率與生態適應性。
圖1 復合抗生素污染下的實驗設計與微生物菌群響應
圖2 合成微生物組的多環境條件模擬與互養作用分析
該研究推動了基因組尺度代謝模型在復雜環境污染修復中的應用，從經驗式菌群組合邁向模型驅動的理性設計，為構建多功能、高穩定性的合成微生物組提供了系統化思路，也為應對現實環境中普遍存在的復合有機污染問題提供了新的解決路徑。
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