综述：微生物管理在可持续染料修复中的应用，特别关注联合体工程、计算技术及微生物生物勘探

《Archives of Microbiology》：Microbial stewardship for sustainable dye remediation with a special emphasis on consortia engineering, computational techniques, and microbial bioprospecting

工业废水中的合成染料对生态和生物体有害，综述了微生物技术处理染料的研究进展，包括单菌种、工程菌群、计算预筛选（对接、同源建模、代谢重建）、氧化还原介质和共底物的作用，以及微需氧或厌氧-好氧系统提升矿化效率。然而，生物安全性和规模化挑战仍是主要障碍，需标准化毒性评估、自适应反应器设计和定期 containment及生命周期评估。

　　

摘要

含有合成染料的工业排放物对生态系统和生物体造成了严重危害。本文综述了目前关于利用微生物技术去除染料的最新研究进展。为了提高生物修复过程的可扩展性和安全性，重点讨论了单菌株、工程改造的微生物群落、基因改造菌株、计算预筛选方法、介质和能量补充剂的作用、分析工作流程以及生态毒性评估等方面。总体而言，多物种微生物群落比单菌株更具适应性，能够降解多种类型的染料。其中， azoreductases（偶氮还原酶）、laccases（漆酶）和 ligninolytic peroxidases（木质素分解过氧化物酶）是催化这一过程的主要酶类。在某些情况下，采用微需氧或序贯厌氧-好氧系统可以实现更好的物质转化效果。通过计算方法（如分子对接、同源性建模、代谢重构）和计算机模拟技术进行预筛选，可以显著缩短选择合适候选菌株所需的时间和精力，并为酶与染料之间的相互作用提供关键见解。虽然添加氧化还原介质和共底物可以提高反应速率，但处理后的废水仍可能含有或产生有毒中间体，这表明视觉上的脱色并不等同于真正的解毒。尽管通过工程原理（自上而下的富集策略、自下而上的合成微生物群落构建以及空间固定化技术）和定向基因转移可以提升处理效果，但生物安全性和放大生产方面的挑战仍是这些方法的主要局限性。将基于微生物的系统应用于工业生产需要标准化毒性评估、设计可适应性的反应器，并进行定期的安全控制和生命周期评估。

图形摘要

含有合成染料的工业排放物对生态系统和生物体造成了严重危害。本文综述了目前关于利用微生物技术去除染料的最新研究进展。为了提高生物修复过程的可扩展性和安全性，重点讨论了单菌株、工程改造的微生物群落、基因改造菌株、计算预筛选方法、介质和能量补充剂的作用、分析工作流程以及生态毒性评估等方面。总体而言，多物种微生物群落比单菌株更具适应性，能够降解多种类型的染料。其中， azoreductases（偶氮还原酶）、laccases（漆酶）和 ligninolytic peroxidases（木质素分解过氧化物酶）是催化这一过程的主要酶类。在某些情况下，采用微需氧或序贯厌氧-好氧系统可以实现更好的物质转化效果。通过计算方法（如分子对接、同源性建模、代谢重构）和计算机模拟技术进行预筛选，可以显著缩短选择合适候选菌株所需的时间和精力，并为酶与染料之间的相互作用提供关键见解。虽然添加氧化还原介质和共底物可以提高反应速率，但处理后的废水仍可能含有或产生有毒中间体，这表明视觉上的脱色并不等同于真正的解毒。尽管通过工程原理（自上而下的富集策略、自下而上的合成微生物群落构建以及空间固定化技术）和定向基因转移可以提升处理效果，但生物安全性和放大生产方面的挑战仍是这些方法的主要局限性。将基于微生物的系统应用于工业生产需要标准化毒性评估、设计可适应性的反应器，并进行定期的安全控制和生命周期评估。

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