近日，珠江水產(chǎn)研究所淡水池塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境調(diào)控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在Nature旗下期刊《NPJ clean water》（JCR1區(qū)；IF2022=11.4）在線發(fā)表了題為“Microorganism-mediated denitrogenation of aquaculture systems provoked by poly-β-hydroxybutyrate (PHB)”的研究論文，珠江所助理研究員夏耘博士為論文第一作者，碩士研究生劉雅榮為論文共同第一作者，郁二蒙研究員和謝駿研究員為論文共同通訊作者。該論文得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFD2400504）、中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（2023TD62）、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（42077453）等項(xiàng)目的資助。并且，在此項(xiàng)研究基礎(chǔ)上，由夏耘博士等人申請(qǐng)的國(guó)家發(fā)明專利“一株弗氏檸檬酸桿菌JYS及其菌劑和應(yīng)用”獲得了授權(quán)，專利授權(quán)號(hào)：ZL 2023 11 827720.0。
PHB（聚β一羥基丁酸酯）是一種新型生物材料，具有在自然界完全生物降解的特性，是目前最具碳中性的生物基材料之一，可作為生物膜形成的固體基質(zhì)，也可作為緩釋碳源促進(jìn)微生物生長(zhǎng)。本研究將PHB應(yīng)用于大口黑鱸零換水養(yǎng)殖系統(tǒng)水處理單元，通過分析水處理性能優(yōu)化其應(yīng)用參數(shù)，對(duì)水體NO3-N、NO2-N、TN去除率達(dá)到90%左右；進(jìn)一步利用16s rRNA高通量測(cè)序技術(shù)和Geochip技術(shù)挖掘其高效去氮的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)PHB作為緩釋碳源對(duì)養(yǎng)殖系統(tǒng)去氮微生物（Cetobacterium、Polynucleobacter、Lacibacter）的顯著富集以及反硝化去氮功能基因（nirK,nirS,narG）的強(qiáng)化是PHB具有高去氮能力的主要原因；最后，結(jié)合養(yǎng)殖動(dòng)物的健康評(píng)價(jià)為PHB應(yīng)用于大口黑鱸養(yǎng)殖尾水處理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
在以上研究基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步鑒定和分離該系統(tǒng)內(nèi)一株高效去氮功能菌弗氏檸檬酸桿菌JYS，通過制備PHB復(fù)合生物炭對(duì)菌株進(jìn)行固定化，菌株與生物炭的富集強(qiáng)化，能夠提高水處理的脫氮效率且加快弗氏檸檬酸桿菌菌體自聚集，降低應(yīng)用成本，促進(jìn)生物膜形成，在生物膜處理養(yǎng)殖尾水領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
相關(guān)文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41545-024-00339-0。
