广东省农业科学院动科所在畜禽臭气治理研究方面取得突破性进展

近日，动科所在一区TOP期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF=10.6）发表了题为“Indole metabolism mechanisms in a new, efficient indole-degrading facultative anaerobe isolate Enterococcus hirae GDIAS-5”的研究论文。动科所为第一完成单位，动科所系统微生物学与合成生物学创新实验室博士后邓俊劲为第一作者，生态养殖与环境控制实验室邓盾博士为共同第一作者，李家洲教授为通讯作者。

畜牧业的快速发展产生了大量带有恶臭的粪便和废水。中国每年产生数十亿吨养殖废弃物，导致臭气污染严重，对动物健康和环境造成了严重负面影响。在引起养殖废弃物恶臭的分子中，以吲哚和粪臭素（3-甲基吲哚）的影响最大，降解难度最大。生物降解是恶臭处理的绿色途径，但目前吲哚微生物降解集中于好氧降解，然而在养殖废物处理时难以提供足够的氧气。

该研究筛选了一株新的吲哚降解菌——海氏肠球菌GDIAS-5，该菌为兼性厌氧菌，在有氧和无氧条件下均能降解吲哚。并且该菌在无氧条件下的降解效率为目前报道中最高，这使其非常适合于在目前畜牧养殖废物堆积的微氧环境中应用。

通过组学分析和体外验证，该研究首次挖掘得到吲哚无氧氧化酶ycnE，其可以催化吲哚-吲哚酮-靛红的反应。研究还发现吲哚降解过程中与三价铁转运还原相关的蛋白也发生了显著变化，而且添加三价铁能有效提升海氏肠球菌降解吲哚的效率，推断三价铁可能是GDIAS-5吲哚氧化偶联的电子受体。论文揭示了海氏肠球菌氧化吲哚、电子受体三价铁的还原、下游邻苯二酚的邻位裂解等可能的吲哚代谢机制。这些发现为吲哚降解菌的机制研究和合成生物学改造提供了重要理论支持和依据参考。

本研究得到中国博士后科学基金面上资助（2021M700893），广东省农业科学院院长基金博士后科研专项（BZ202008），广东省农业科学院农业优势产业学科团队建设项目（202118TD），广东省现代农业技术体系创新联盟项目（2021KJ112），茂名实验室自主研发项目（2021ZZ003）等项目资助。

论文链接：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_