震惊!这些常见食用菌竟能“吃掉”塑料污染,科研团队解锁环保新路径
震惊!这些常见食用菌竟能“吃掉”塑料污染,科研团队解锁环保新路径
你是否想过,平时餐桌上常见的木耳、平菇,竟然能成为破解微塑料污染的“秘密武器”?近日,成都大学、四川省农业科学院四川省食用菌研究所和农业农村部粗粮加工重点实验室联合团队的Xin Yu、Lei Ye和Qiang Li首次证实了5种常见食用菌对聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)的降解能力,并在期刊《Journal of Hazardous Materials》(IF:11.07,Q1)发表了文章《Study on the degradation efficiency and mechanism of polystyrene microplastics by five kinds of edible fungi》,为解决全球微塑料污染难题提供了全新思路!
微塑料作为环境 “隐形杀手”,已渗透到土壤、水源甚至人体,而聚苯乙烯(PS)作为广泛用于包装、餐具的塑料材质,其微塑料污染更是难以治理。传统物理、化学降解方法要么成本高昂,要么易造成二次污染,寻找环保高效的降解方案迫在眉睫。
此次研究团队选取了木耳(Auricularia auricula)、平菇(Pleurotus ostreatus)、灵芝(Ganoderma lucidum)、肺形侧耳(Pleurotus pulmonarius)和黄伞(Pleurotus cornucopiae)5 种常见食用菌,在实验室条件下进行了 50 天的 PS-MPs 降解实验。结果令人惊喜:
图1 摘要图
降解效率亮眼:5 种食用菌对 PS-MPs 的平均降解率约 7.494%,其中平菇表现最为突出,降解率高达 16.17±8.87%,远超其他菌株(见表1)。
表1 不同食用菌处理后聚苯乙烯的重量减轻、去除常数和半衰期
物理形态剧变:通过扫描电子显微镜(SEM)(图2)观察发现,经食用菌处理后的 PS-MPs 表面布满裂纹、孔洞和沟槽,平菇组甚至出现上千条沟壑,菌丝紧密附着其上,而对照组表面则光滑完整。
图 2.采用扫描电镜(SEM)观察 PS 微塑料在 5 种食用菌处理 50 d 后表面的结构变化。经生物处理后,微塑料表面呈现不同程度的侵蚀、凹陷、凹槽和菌丝附着。(A)平菇(B)肺形侧耳(C)黄伞(D)木耳(E)灵芝
化学结构突破:傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测显示(图3),降解后的 PS-MPs 新增了羟基(-OH)和羰基(-C=O)等官能团,分子链发生断裂;高温凝胶色谱(GPC)数据也证实,其数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)显著下降,说明微塑料被成功 “剪碎”。
图3 降解 50 天后 PS-MP 水接触角的变化 (A)对照(B)黄伞(C)灵芝(D)平菇(E)肺形侧耳(F)木耳
更值得关注的是,研究团队通过转录组和蛋白组多组学联合分析,首次揭开了食用菌降解微塑料的 “molecular mechanism”:
1.关键酶家族发力:平菇中 Cluster-409.10597、Cluster-409.502 等基因被激活,大量分泌外二醇环裂解双加氧酶、酰基转移酶 / 水解酶、漆酶、锰过氧化物酶等,这些酶能精准破坏聚苯乙烯的苯环结构和碳 - 碳键。
2.代谢通路联动:抗坏血酸 - 醛糖酸代谢、过氧化物酶体代谢通路被显著富集,不仅为降解过程供能,还能清除降解产生的活性氧(ROS),保护菌体正常代谢。
这项研究的意义远超实验室层面:一方面,它填补了 “食用菌降解微塑料” 的研究空白,证实了常见食用真菌在环保领域的潜力;另一方面,为“工程菌改造”提供了明确靶点,未来有望通过基因编辑强化食用菌的降解能力,应用于土壤、水体微塑料污染治理。
不过研究团队也指出,目前实验仅针对 500μm 的 PS-MPs,对更小粒径或其他类型微塑料的降解效果仍需探索,后续还将通过 GC-MS、LC-MS 等技术追踪降解产物,确保无二次污染。相信随着研究深入,“吃塑料的蘑菇” 将从实验室走向现实,为守护蓝色星球贡献生物力量!
文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389425010805
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