来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2021/9/26 12:57:54
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FESE | 前沿研究:噬菌体在水污染控制中的优势与局限性

论文标题:Bacteriophages in water pollution control: Advantages and limitations (噬菌体在水污染控制中的优势与局限性)

期刊: Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Mengzhi Ji, Zichen Liu, Kaili Sun, Zhongfang Li, Xiangyu Fan ,Qiang Li

发表时间:07 Dec 2020

DOI:10.1007/s11783-020-1378-y

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编者荐语:

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原文链接:

https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-020-1378-y

文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2021, 15(5): 84

原文信息

题目:

Bacteriophages in water pollution control: Advantages and limitations

作者:

纪孟志1,刘子辰1,孙凯丽1,李忠芳(2,樊祥宇(1李强1

作者单位:

1 School of Biological Science and Technology, University of Jinan, Jinan 250022, China

2 College of Food and Bioengineering, Hezhou University, Hezhou 542899,China

关键词:

噬菌体,水污染监测,有害细菌生物防治,水平基因转移,细菌抗性

Phage, Water pollution monitoring, Harmful bacteria biocontrol, Horizontal gene transfer, Bacterial resistance

文章亮点

噬菌体比粪便指示菌更有效指示肠道病毒。

微生物源追踪工具箱中应添加多个噬菌体结合使用。

工程噬菌体或噬菌体鸡尾酒可以有效地针对耐药细菌。

在噬菌体应用中,其介导的水平基因转移是不可忽视的。

需要更多的方案来防止噬菌体实际应用中的浓度下降。

文章简介

污水是众多病原体的聚集地,它们可能通过各种水传播途径对人类健康构成威胁。因此,迫切需要一种简单且有效的方法来监测和处理废水。噬菌体是生物圈中分布最广且最丰富的生物体。作为细菌的病毒,它们可以特异性感染宿主菌,最近已经被开发为控制水污染的新型工具。本文总结和评估了噬菌体在废水处理过程、监测病原体、追踪污染源、处理病原菌、感染引起水华的蓝细菌、以及控制污泥膨胀和生物膜污染的作用。同时,本文还讨论了噬菌体在水污染控制中的缺点,包括噬菌体介导的水平基因转移,细菌对噬菌体抗性的进化和噬菌体在实际应用中的限制。

摘要图

图1 噬菌体在控制废水污染方面的局限性。1. 由于脱靶吸附,噬菌体浓度下降。2. 限制性修饰系统可以识别和破坏噬菌体DNA。3.CRISPR-Cas系统为细菌提供针对噬菌体的适应性免疫。4. 噬菌体可以在细菌群落之间转移ARGs和毒力基因。5. 流产感染机制在裂解周期的不同阶段提供种群保护。

图2 噬菌体在控制废水污染方面的优势

摘要

Wastewater is a breeding ground for many pathogens, which may pose a threat to human health through various water transmission pathways. Therefore, a simple and effective method is urgently required to monitor and treat wastewater. As bacterial viruses, bacteriophages (phages) are the most widely distributed and abundant organisms in the biosphere. Owing to their capacity to specifically infect bacterial hosts, they have recently been used as novel tools in water pollution control. The purpose of this review is to summarize and evaluate the roles of phages in monitoring pathogens, tracking pollution sources, treating pathogenic bacteria, infecting bloom-forming cyanobacteria, and controlling bulking sludge and biofilm pollution in wastewater treatment systems. We also discuss the limitations of phage usage in water pollution control, including phage-mediated horizontal gene transfer, the evolution of bacterial resistance, and phage concentration decrease. This review provides an integrated outlook on the use of phages in water pollution control.

编者点评

本文综述了噬菌体在污水处理过程中的优势和局限。噬菌体不仅是监测水中病原体的有效工具,同时也是水中病原细菌的杀手。但是噬菌体也可促进ARGs和毒力基因在细菌群落中的传播,成为其污水处理过程中的限制条件。本研究为噬菌体在污水处理中的应用提供了研究参考。

本期编辑

逯登龙,男,中南大学化学与化工学院2020级博士生,导师为李海普老师,研究方向为植物-微生物去除底泥中的有机物。

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