生物修复被认为是修复污染环境、保障生态环境健康的重要手段。近日，南京农业大学生命科学学院蒋建东教授和徐希辉教授在PLOS Biology发表了题为“Engineering microbiomes for enhanced bioremediation”的前瞻性论文（Perspective），总结了合成微生物组在生物修复中的优势，提出用于构建高效合成微生物组的“5S”框架，展望合成微生物组将成生物修复发展的新趋势并分析其未来发展方向。
传统基于单菌株的生物修复策略在实际应用中效果往往不理想。与之相比，基于合成微生物组的生物修复方法具有多种优势，例如降解效率更高、环境适应能力更强、污染环境中稳定性更好等。不仅如此，合成微生物组可以具有多种功能，有效实现复杂污染物的矿化以及多种污染物的同时高效降解。此外，合成微生物组可以用于植物-微生物联合修复策略，通过根际合成微生物组的设计，有望获得具有促生、抗逆、污染物修复等多重功能的合成微生物组用于农业生产。
针对目前依然缺少有效设计构建污染物高效降解合成微生物组的理论和方法的问题，文章提出了构建合成微生物组的“5S”框架，包括提出组建“微生物团队”的策略（Strategy）、寻找适合该团队的菌株成员（Strain）、通过单菌株代谢模型了解每个菌株成员特点（Single-strain modeling）、基于微生物组代谢模型模拟解析各成员之间的相互作用（Simulation），最终把合适的微生物成员放到适当的位置并构建合成微生物组（Synthesis）。在这个框架中，该团队前期开发的微生物组代谢模型模拟分析工具SuperCC可以有效预测高效降解污染物的菌株组合，解析菌株成员之间的代谢互作关系，为合成微生物组设计提供指导（Ruan et al., 2024; Xu et al., 2014）。
南京农业大学生命科学学院徐希辉教授为论文第一作者，蒋建东教授为论文通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及中央高校基本业务费等项目支持。
