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【观察者网】中科院昆明植物研究所发现会“吃塑料的真菌”:塔宾曲霉菌

文章来源:  |  发布时间:2017-04-01  |  作者:  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  【观察者网 综合报道】聚氨酯材料( polyester polyurethane,简称PU)是现代塑料工业中发展最快的品种之一,广泛用于工业、医疗、建筑和汽车等领域,但聚氨酯的快速发展带来了其废弃物污染环境等问题。

  在针对“白色污染”的治理过程中,科学家们也想尽各种办法研究对聚氨酯材料的化学降解,目前聚氨酯材料的化学降解主要包括水解、热降解、光降解等,但这类降解成本高且易产生二次污染,而更为环保的生物降解一直是全球塑料污染研究的难点。

  不过,据新华社3月31日报道,中国科学家们在此领域有了突破性的进展。中国科学院昆明植物研究所许建初研究组,于2017年发现了塔宾曲霉菌对聚氨基甲酸酯的生物降解作用。研究人员认为,真菌的生物降解是治理合成聚合物污染的重要途径,研究组从城市垃圾中分离出降解聚氨基甲酸酯的新的真菌,并鉴定命名为塔宾曲霉菌(Aspergillus tubingensis)。

 

  文章简介中特别注明了研究组“首次发现塔宾曲霉菌对PU有降解作用 

  这项研究成果以“塔宾曲霉菌(Aspergillus tubingensis)对聚氨基甲酸酯的生物降解”为题,发表在国际主流环境污染(Environmental Pollution)杂志上。

  在文章简介中,作者们说明了用真菌降解聚氨基甲酸酯的三个不同的实验模型(都会用到2%的葡萄糖溶液):一,在琼脂培养基中;二,在液体MSM(观察者网注:指无机盐培养基)中孵育;三,在被埋入的土壤中。

  具体步骤如下:

 

  上图可以揭示聚氨基甲酸酯(PU)表面生长的塔宾曲霉菌的变化,(A)用塔宾曲霉菌接种并以PU无菌膜覆盖的SDA板,(B)在孵育4天后PU膜转移到MSM琼脂板,以及(C)三周后从MSM琼脂平板上回收的PU膜,(D)在SDA平板上温育两周的降解掉的PU膜,(E)对降解的PU膜D的控制,(F)对照E的SEM,(G和H)测试D的SEM。

 

  上图则展示了在液体MSM中孵育了三周的PU表面上的塔宾曲霉菌。(A)灭菌PU膜,(B&C)PU膜在具有2%葡萄糖的液体MSM中孵育21天后,(D)在PU膜表面上生长的塔宾曲霉菌,以及(E)两个月后在MSM介质里溶解的PU膜。

 

  上图揭示的是掩埋在土壤中四个月的聚氨酯膜的扫描电子显微镜照片(A)对照PU膜的SEM,(B)埋在土壤里一个月的PU膜的SEM,(C)埋在土壤里四个月的PU膜,(D)埋在土壤里四个月的聚氨酯膜的SEM。

 

  上图揭示的是塔宾曲霉菌Aspergillus tubingensis (a)在MEA上培养20天之后,电竞扫描图(b)菌丝,茎秆和孢子囊(c)孢子囊上未成熟的孢子,(d)具有双层结构的分生孢子和孢子囊,(e)孢子囊上的分生孢子(悬臂),(f)分生孢子显示叶片网状的饰物和侧翼为叶片顶部的赤道沟,(g)单个分生孢子。

  据论文通讯作者、项目负责人中科院昆明植物研究所研究员许建初讲解,塔宾曲霉菌可以在聚氨酯表面生长,并通过生长过程中产生的酶和塑料发生生物反应,破坏塑料分子间或聚合物间的化学键;同时,这一真菌还利用了其菌丝的物理强度,帮助“掰开”塑料聚合物。 

  研究指出,在“塔宾曲霉菌”作用下,原本在自然环境中难以降解的塑料,两周就可以明显看到生物降解过程,两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失。“当然其降解效率还受到多种环境因素影响,包括酸碱度、温度以及所使用的培养基类型,”许建初说。

  许建初指出:“未来,科研人员将逐步确定这一真菌大规模快速繁殖和塑料生物降解的理想条件,为产业化利用真菌降解塑料垃圾、治理塑料垃圾污染奠定基础。”

 

  饱受白色污染困扰的巴基斯坦首都伊斯兰堡(资料图) 

  本文的第一作者是来自巴基斯坦的Khan Sehroon博士,目前在昆明植物所从事博士后研究工作,而且在文章简介中我们可以得知,这项技术已经在饱受白色污染困扰的巴基斯坦首都伊斯兰堡展开了具体实践性的试验。

  来源:http://www.guancha.cn/Science/2017_03_31_401583.shtml 


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