近日，我室大洋生态研究团队在国际期刊 Water Research 在线发表题为 “Synergistic degradation of polyethylene by a restructured bacterial consortium isolated from marine plastic debris” 的研究成果。我所博士后戎振为第一作者，吴月红研究员与许学伟研究员为共同通讯作者。

研究团队从海洋塑料碎片富集体系中分离获得聚乙烯降解菌，并将Nitratireductor sp. Z-1、Gordonia sp. Z-2和Gordonia sp. Z-3三株细菌重组构建人工合成菌群 Z123，系统分析其对低密度聚乙烯（LDPE）的降解效果及潜在机制。

人工菌群显著提升聚乙烯降解能力。聚乙烯具有稳定的碳-碳骨架和较高分子量，在海洋环境中难以被微生物有效降解。研究发现，单一菌株对LDPE的降解能力相对有限，而三株细菌组成的菌群 Z123表现出更强的聚乙烯结构破坏能力。经过30天培养，Z123使LDPE薄膜质量损失达到 9.98%，重均分子量降低 50.88%，数均分子量降低 32.90%，均明显高于单菌处理组。扫描电镜观察显示，Z123处理后的LDPE表面出现了更明显的裂纹、孔洞和不规则侵蚀。红外光谱分析还表明，聚乙烯表面形成了羟基、羰基和碳碳双键等氧化官能团，说明菌群能够促进聚乙烯表面氧化和高分子链断裂。培养过程中，三株细菌的相对丰度经过早期调整后逐渐趋于稳定，形成了相对稳定的群落结构（图1）。

图1  人工合成菌群 Z123 对LDPE的降解效果及群落变化。

不同菌株可能承担不同功能。多组学分析显示，Z123中的三株细菌具有不同的功能特征。Z-1携带多铜氧化酶相关基因，并表现出较强的物质转运和群落支持功能；Z-2和Z-3则具有更多与聚合物氧化、脂肪酸代谢和中间产物利用相关的功能。进一步的酶学实验表明，来自Z-1的多铜氧化酶 MCO1 和来自Z-2的乳胶清除蛋白 Lcp3 均能够对LDPE产生改性作用。两种酶联合处理时，聚乙烯表面出现更明显的裂纹和侵蚀，表明它们可能在聚乙烯氧化降解过程中发挥互补作用。

研究团队据此推测，Z123可能通过功能分工共同完成聚乙烯降解：菌群成员中菌株Z-2和Z-3主要参与聚乙烯表面氧化和分子链断裂，菌株Z-1则主要参与低分子中间产物的转化和利用。（图2）。

图2  人工合成菌群 Z123 降解LDPE的机制模型。

本研究表明，由海洋塑料碎片相关细菌构建的人工合成菌群，能够显著增强原始LDPE的分子降解能力。研究结果揭示了菌群成员之间潜在的功能分工和互补关系，为理解微生物协同降解聚乙烯的机制，以及构建面向塑料污染治理的微生物平台提供了新的科学依据。

本研究得到国家自然科学基金项目（编号：42506105）、科技基础资源调查专项（编号：2025FY100500）、自然资源部第二海洋研究所基本科研业务费（编号：JB2507）及国家重点研发计划项目（编号：2024YFF0507000）等项目的联合资助。

论文信息：

Rong Z, Chen JQ, Wu YH, Xu XW. Synergistic degradation of polyethylene by a restructured bacterial consortium isolated from marine plastic debris. Water Research, 2026, DOI: 10.1016/j.watres.2026.126774.