基于啮食泡沫塑料黄粉虫肠道菌群中聚苯乙烯生物降解的探究

【背景】石油基塑料垃圾污染具有高度的化学惰性而不易分解,严重威胁着生态和海洋环境,筛选其高效降解菌并利用生物法治理塑料污染具有重要意义。【目的】聚苯乙烯是其中一种不能降解且用途广泛的塑料。近期有研究报道黄粉虫幼虫可啮食聚苯乙烯泡沫塑料。本文以啮食聚苯乙烯白色泡沫塑料的黄粉虫幼虫为研究材料,以期从肠道菌群中分离聚苯乙烯降解菌。【方法】分别以聚苯乙烯泡沫塑料与麦麸(对照组)为唯一食物来源饲喂黄粉虫幼虫,经过60 d的驯化,采用多种培养基对幼虫肠道提取液及虫体粪便排泄物进行分离、培养;通过形态学特征观察、扫描电镜与16S rRNA基因、ITS序列分析扩增、测定,根据序列信息构建系统进化树确定菌株的分类地位;将真菌菌种分别接种于加有PS膜片与颗粒的液体培养基中振荡培养,对膜片的力学性能变化进行测定,并对聚苯乙烯颗粒失重率进行计算。【结果】从幼虫粪便中分离的2株好氧菌分别被鉴定为Bacillus anthracis Ames PSI-1和Enterobacter cloacae PSI-2,从肠道中分离的真菌被鉴定为Aspergillus niger KHJ-1;电镜检测PS膜片表面出现大量孔洞,并且膜片疏水性减弱而亲水性增强,膜片的断裂伸长率与拉伸强度等力学性能也显著下降;真菌KHJ-1对PS颗粒的60 d降解测定中,发现PS颗粒由5 g原始重量减少了214.8 mg,失重率为4.29%。【结论】黄粉虫肠道中存在可以降解聚苯乙烯塑料的菌株,具有开发为新型降解聚苯乙烯高分子塑料的潜力。

Evidence of polystyrene biodegradation by gut microbiota of Styrofoam-feeding yellow mealworms (larvae of Tenebrio molitor Linnaeus)