白菜官网李文均教授团队揭示水生环境微生物对木质素氧化物的分解过程及其生态机制

   气候变化相关的“河流-海洋”碳循环过程，是当下全球的难点和热点问题。由于全球碳循环的重要性，陆源有机物从河流向海洋输送过程是值得重点关注的问题。木质素是陆地植物中仅次于纤维素的第二大有机物，是河流中陆源有机物的重要组成成分。部分陆源木质素以木质素单体的形式进入河流等水生生态系统，进入河流后，一部分会通过河口进入海洋碳库，一部分经过微生物代谢会转化为气体进入大气碳库，剩余的部分最终会埋藏在河流沉积物中。因此，水生微生物驱动的木质素降解过程是全球碳循环中不可忽视的一环。但是以往关于木质素的降解，人们更多关注的是土壤真菌的作用。虽然已经有部分研究发现，在水生生态系统中，水生细菌也具有降解木质素衍生物的能力，但目前我们对于自然水生生态系统中参与木质素降解的主要微生物类群及其具体降解过程还缺乏足够的了解。

近日，我院李文均教授团队在Science of the Total Environment (影响因子: 6.55, 2020年中国科学院一区)上发表了研究论文“Unraveling bacteria-mediated degradation of lignin-derived aromatic compounds in a freshwater environment”。论文阐述了珠江水生生态系统中微生物（细菌）驱动的木质素衍生芳香族化合物的降解过程。李文均团队博士后李佳岭、王攀登、特聘副研究员Salam Nimaichand为共同第一作者。

团队通过对珠江河水添加木质素衍生芳香族化合物(vanillic acid, VAN)进行微宇宙实验，然后使用宏基因组和宏转录组技术，结合生物信息学分析和化学营养物质含量分析，同时采用估算绝对丰度(EAA)与相对丰度(RA)的类群比较方式。结果从珠江河水中恢复出了一系列潜在的木质素衍生芳香族化合物分解者的基因组(MAGs)，并构建了木质素衍生物在珠江河流中的降解过程(图1)。

图1预测木质素衍生芳香族化合物在淡水生态系统中分解途径和其分解者分布

结果发现，变形菌门和放线菌门的成员是此生态系统中主要的木质素衍生芳香族化合物的分解者，并且不同的降解过程参与的主要微生物类群有所不同，暗示在木质素整个降解过程中，微生物之间存在一定的“分工合作”(图2)。

图2 宏基因组和宏转录组中相关的木质素衍生芳香族化合物降解基因的覆盖率

本研究为水生细菌降解木质素衍生芳香族化合物的能力提供了有力的证据。 研究为李文均团队与美国肯特州立大学牟晓真副教授合作成果 (原文: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141236).

另外，李文均团队正在深入开展木质素代谢过程的在南海-珠江河口区域的空间分布差异以及相关功能微生物的特征，期待后续工作有更多成果产出。