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科学研究
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我校在胞外漆酶诱导腐殖化改善畜禽粪便堆肥终产物农艺质量研究方面取得重要进展
发布时间: 2022-06-05 浏览次数:

本网讯   近日,国际高水平期刊Environmental Science & Technology(中科院一区,IF2021 = 9.028)刊发我校威尼斯人手机版官网与安徽大学资源与环境工程学院合作开展的题为“Insights into the applications of extracellular laccase-aided humification in livestock manure composting”的研究。该论文探索了胞外漆酶诱导腐殖化过程及维持酶活性和原位生产的优化策略,揭示了胞外漆酶在畜禽粪便(LM)堆肥中消除有毒微污染物和封存营养物质的关键机制。研究结果有助于推进胞外酶在提高LM堆肥终产物农艺质量中的应用,为基于酶促腐殖化反应规避污染风险、固定有机碳和保护农业生产等提供科学依据。

传统LM堆肥会导致大量的有机碳、氮被微生物代谢,造成营养物质流失及CO2NH3等温室气体释放。此外,由于雌激素、抗生素和重金属等有毒微污染物的生物可利用率较低,它们在LM堆肥中难以被微生物完全降解或转化,可随粪肥还田进入农业生态系统,并通过食物链传播危害动物和人群健康。胞外酶诱导腐殖化有望彻底消除LM中有毒微污染物,并促进堆肥产品中腐殖化产物的生成,进而提高堆肥终产物的农艺质量。但是,国际学术界关于胞外漆酶诱导腐殖化在LM堆肥中应用的研究仍缺乏系统性报道。

图为LM堆肥中胞外漆酶诱导氧化分解和自由基聚合形成腐殖化产物的机制

针对传统LM堆肥造成的养分损失和有毒微污染物残留等环境问题,本论文系统地提出利用胞外漆酶诱导腐殖化改善LM堆肥终产物的农艺质量。采用酶固定化技术、调节內/外源产漆酶微生物活性和丰度等,均可促进LM堆肥中雌激素、抗生素和重金属等有毒微污染物的消除和转化,以及腐殖质、类腐殖质和类生长素等腐殖化产物的生成,进而提高堆肥产品的农艺质量。图展示了胞外漆酶在LM堆肥中发挥氧化分解和自由基聚合的双功能机制。该机制有利于加速微污染物解毒、促进酚类和氨基酸等小分子底物腐殖化和再聚合。与传统LM堆肥相比,胞外漆酶诱导LM堆肥产生更加稳定、有益、无害的腐殖化产物,它们可作为土壤肥料/调节剂,助益植物生长发育和农作物增产增收。然而,其结构-功能与植物促生长的相关机制仍需仔细破译。

威尼斯人登录网址为唯一通讯单位,我校孙凯副教授为通讯作者,司友斌教授为共同参与作者。该研究工作获得国家自然科学基金项目(41907314)和安徽省教育厅自然科学研究项目(KJ2021A0136KJ2021A0083)的共同资助。(威尼斯人手机版官网  通讯员:岳鹏)

全文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.1c08042



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