Autochthonous bioaugmentation (ABA) strategies are primarily carried out using a single, highly efficient type of bacteria that is capable of directly degrading the target compound. However, no studies have examined the use of non-direct degraders (NDDs), which are involved in the metabolic pathway of target compounds instead of direct degradation. Here, to evaluate the bioremediation efficiency and mechanism of ABA by NDDs, we demonstrated the use of an NDD on the biodegradation of biphenyl, a model compound used to study polychlorinated biphenyl (PCB) degradation. The NDD examined in this study, Marmoricola LJ-33, was isolated from activated sludge. Although Marmoricola LJ-33 alone did not directly degrade biphenyl under laboratory conditions, it did contribute to in situ biphenyl biodegradation in the activated sludge, as evidenced by DNA-stable-isotope-probing (DNA-SIP). Implementation of ABA with strain LJ-33 was shown to significantly accelerate biphenyl degradation efficiency, demonstrating the potential of NDD strains for degradation in ABA. More importantly, LJ-33 amendment altered the diversity of the microbial communities involved in biphenyl metabolism. Our findings suggest that a combination of pre-screening followed by DNA-SIP analysis is a practical strategy to precisely separate NDDs. Additionally, our work indicates a new mechanism of ABA strategy with NDDs as a promising in situ bioremediation strategy, broadening our concept in constructing functional consortia to enhance the biodegradation performance of activated sludge in wastewater treatment plants.

中文翻译：

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非直接降解物的自生生物增强作用：提高废水生物修复性能的新策略。

自身生物增强（ABA）策略主要是使用一种能够直接降解目标化合物的高效细菌来进行的。但是，没有研究检查非直接降解剂（NDDs）的使用，它与目标化合物的代谢途径有关，而不是直接降解。在这里，为了评估NDD对ABA的生物修复效率和机理，我们证明了NDD在联苯的生物降解中的应用，联苯是用于研究多氯联苯（PCB）降解的模型化合物。从活性污泥中分离出了本研究中检测到的NDD，即Marmoricola LJ-33。尽管仅Marmoricola LJ-33不能在实验室条件下直接降解联苯，但它确实有助于活化污泥中的原位联苯生物降解，DNA稳定同位素探测（DNA-SIP）证明了这一点。结果表明，用LJ-33菌株实施ABA可显着提高联苯降解效率，这表明NDD菌株可降解ABA。更重要的是，LJ-33修正案改变了参与联苯代谢的微生物群落的多样性。我们的发现表明，将预筛选与DNA-SIP分析相结合是精确分离NDD的实用策略。此外，我们的工作表明了将NDDs作为一种有前途的原位生物修复策略的ABA策略的新机制，拓宽了我们构建功能性财团的概念，以增强废水处理厂中活性污泥的生物降解性能。结果表明，用LJ-33菌株实施ABA可显着提高联苯降解效率，这表明NDD菌株可降解ABA。更重要的是，LJ-33修正案改变了参与联苯代谢的微生物群落的多样性。我们的发现表明，将预筛选与DNA-SIP分析相结合是精确分离NDD的实用策略。此外，我们的工作表明了将NDDs作为一种有前途的原位生物修复策略的ABA策略的新机制，拓宽了我们构建功能性财团的概念，以增强废水处理厂中活性污泥的生物降解性能。结果表明，用LJ-33菌株实施ABA可显着提高联苯降解效率，这表明NDD菌株可降解ABA。更重要的是，LJ-33修正案改变了参与联苯代谢的微生物群落的多样性。我们的发现表明，将预筛选与DNA-SIP分析相结合是精确分离NDD的实用策略。此外，我们的工作表明了将NDDs作为一种有前途的原位生物修复策略的ABA策略的新机制，拓宽了我们构建功能性财团的概念，以增强废水处理厂中活性污泥的生物降解性能。LJ-33修正案改变了参与联苯代谢的微生物群落的多样性。我们的发现表明，将预筛选与DNA-SIP分析相结合是精确分离NDD的实用策略。此外，我们的工作表明了将NDDs作为一种有前途的原位生物修复策略的ABA策略的新机制，拓宽了我们在构建功能性财团以增强废水处理厂中活性污泥的生物降解性能方面的概念。LJ-33修正案改变了参与联苯代谢的微生物群落的多样性。我们的发现表明，将预筛选与DNA-SIP分析相结合是精确分离NDD的实用策略。此外，我们的工作表明了将NDDs作为一种有前途的原位生物修复策略的ABA策略的新机制，拓宽了我们构建功能性财团的概念，以增强废水处理厂中活性污泥的生物降解性能。