王霞教授课题组在Trends in Biotechnology上发表综述性论文

近日，山东大学微生物技术国家重点实验室王霞教授课题组在Cell Press旗下的生物技术领域权威期刊Trends in Biotechnology（一区）发表题为“HarnessingPseudomonas putidain bioelectrochemical systems”的综述性论文。山东大学微生物技术国家重点实验室2021级博士研究生亓晓燕为论文的第一作者，山东大学王霞教授和上海交通大学许平教授为论文的共同通讯作者，微生物技术国家重点实验室为第一作者单位和通讯作者单位。

化石能源的过度消耗和温室气体的过度排放已对生态系统造成了不可逆转的破坏。生物电化学系统（Bioelectrochemical systems，BESs）是一种新兴的以电活性微生物胞外电子传递（Extracellular electron transfer，EET）为基础的生物质能源回收技术，它结合了生物技术和电化学的优势，为环境生物修复、能源生产和高附加值化学品的生物合成提供了新平台。目前，BESs主要包括微生物燃料电池，微生物电解池、微生物脱盐电池以及微生物电合成等不同类型。BESs的运行依赖于电活性微生物的EET功能，其利用胞外电子供体或受体实现细胞内外的能量转换和电子转移。因此，电活性微生物是影响BESs性能的关键因素。

严格厌氧菌Geobacter sulfurreducens和兼性厌氧菌Shewanella onedensis作为EET研究的模式菌已被深入研究，然而其具有底物谱窄、生长代谢缓慢、遗传操作要求高以及致病性等局限性，限制了它们在BESs中的进一步应用。P. putida是一种革兰氏阴性好氧菌，具有代谢多样性、营养需求低、环境安全、遗传易修饰、对多种有机化合物的高耐受性及出色的环境污染物降解及恶劣环境中生存的能力等优良特性，这使其在BESs应用中具有独特优势。1984年，Roller等人首次发现P. putida具有EET能力，并将其鉴定为电活性微生物。此后，P. putida被逐渐应用于微生物燃料电池（Microbial fuel cells，MFCs）、微生物电解池（Microbial electrolysis cells，MECs）、微生物脱盐电池（Microbial desalination cells，MDCs）等BESs中（图1）。

图1 以P. putida为电活性微生物的BESs应用

本综述全面总结了目前已开发的以P. putida为电活性微生物的BESs，重点介绍了以P. putida为电活性微生物的BESs的关键影响因素及其在有机物去除、生物基化学品合成和环境毒性检测等方面的实际应用。此外，本综述讨论了以P. putida为电活性微生物的BESs的局限性和发展前景，以期在碳中和时代背景下能够开发新型的以P. putida为电活性微生物的BESs来实现CO₂还原和有价值化合物的生产。