Paenarthrobacter sp. PB10酯酶介导邻苯二甲酸二丁酯降解的基因组学解析及其在水稻幼苗修复中的应用

本研究揭示了Paenarthrobacter ureafaciens PB10通过基因组编码的13种推定酯酶（含GXSXG保守基序）高效降解邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的分子机制。体外实验证实其胞外酯酶（结合能-4.7 kcal/mol）可水解DBP生成十六烷酸和十八烷酸，土壤预培养中94% DBP被清除，并完全抑制水稻对DBP的生物富集（BCF=0），为塑料污染生物修复提供新策略。

　　

Highlight

环境威胁：邻苯二甲酸二丁酯（DBP）作为塑料添加剂，通过土壤污染威胁农业生态和人类健康。本研究首次阐明Paenarthrobacter ureafaciens PB10通过新型酯酶通路实现高效降解，其基因组预测的4个结构验证酯酶中，1个胞外酯酶（催化效率134.67 nmol/mL/min）通过丝氨酸残基特异性切割DBP酯键。

Genome structural analysis

PB10的4 Mb基因组（GC含量63.5%）包含两个pht降解基因簇和pca代谢簇，通过BUSCO评估显示96%完整度。13个推定酯酶中，4个与DBP分子对接显示活性位点GXSXG基序的保守性，其中Ser¹²⁵和Ser¹⁶³构成关键催化三联体。

Conclusion

该菌株在灭菌/非灭菌土壤中分别以12.26天和16天的半衰期降解DBP，并与土著微生物协同增效。更值得注意的是，PB10使水稻幼苗的DBP生物富集系数降为零，同时缓解氧化应激并促进生长，为农业生态系统修复提供"菌株-植物"联合解决方案。