近日，马磊教授团队在聚乙烯（PE）地膜降解机制研究方面取得重要进展，相关成果以“Release of multilayered constraints drives metabolic and regulatory evolutionary strategies for polyethylene biodegradation”为题发表于环境领域权威期刊 Journal of Cleaner Production（中科院一区TOP，IF=10.7）。

PE 是一类结构高度稳定的惰性高分子，阐明微生物如何演化获得PE降解能力的内在机制，是塑料生物修复领域亟待攻克的核心科学难题。目前相关研究大多局限于单一降解酶，无法阐释不同微生物在相同选择压力下差异化的功能进化逻辑。该研究依托多组学整合解析发现：PE生物降解过程不受单个限速酶或单一代谢通路支配，而是由基因组、酶蛋白、代谢网络与功能表型相互耦合形成的多层约束体系调控。不同菌株的功能瓶颈分布于不同生物层级；当突变与定向选择解除相应约束后，微生物能够分化形成两类殊途同归的演化策略：全局代谢重塑与靶向调控增强，进而实现PE降解表型的显著提升。

图1 多层约束的释放驱动PE生物降解的代谢与调控进化策略

该研究跳出“以酶为中心”的传统研究范式，建立了微生物降解复杂大分子的多层约束演化理论框架，从多层次生物耦合视角揭示微生物复杂功能的生成与进化规律。研究成果不仅为人工设计、定向改造高效塑料降解微生物提供全新理论支撑，也为农田土壤地膜污染绿色治理的基础研究开辟新的学术思路。

已毕业硕士曾秀婷和已毕业博士李飘飘为共同第一作者，马磊教授和张婷婷副教授为通讯作者。

（通讯员：汤界世   编审：孙辉、远方   终审：谢全亮）