Marine sediments may represent a sink of persistent organic pollutants including polychlorinated biphenyls (PCBs), toxic compounds prone to reductive or oxidative biodegradation pathways depending on the degree of chlorination and the positions of the chlorine atoms on the biphenyl rings. Superficial marine sediments can be subjected to episodic sediment resuspension by boat traffic and wind action causing the exposure of the underlying anaerobic layer to oxygen. Under these dynamic conditions, a deeper knowledge of the adaptation capability of the autochthonous microbial communities towards severe changes of the reaction environment is required. Insights into the metabolic potential of sediment community members may contribute greatly to the definition of efficient and reliable in situ bioremediation strategies. In this study, an anaerobic PCB-dechlorinating microbial consortium, developed from the chronically polluted marine sediment of Mar Piccolo (Taranto, Italy), was used to evaluate the response of the sediment microbiome to the imposition of aerobic conditions after prolonged anaerobic incubation. Compared to the anaerobic control, a dramatic change in microbiome composition, with a marked increase of Alphaproteobacteria of up to 39.2% of total operational taxonomic units (OTUs) was revealed by high-throughput 16S rRNA gene sequencing. Accordingly, a decrement of low chlorinated PCBs (up to 58.3 ± 7.5 % for PCB 18) and the concomitant appearance of genes coding for PCB-degrading biphenyl dioxygenase (bph) were observed at the end of the aerobic incubation, suggesting the occurrence of oxidative PCB biodegradation processes.

中文翻译：

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氧气暴露后厌氧PCB脱氯富集培养物的微生物组变化和氧化能力

海洋沉积物可能是持久性有机污染物的一个汇，包括多氯联苯 (PCB)，这是一种有毒化合物，根据氯化程度和氯原子在联苯环上的位置，容易发生还原或氧化生物降解途径。浅表海洋沉积物可能会因船只交通和风力作用而遭受偶发性沉积物再悬浮，从而导致下面的厌氧层暴露于氧气中。在这些动态条件下，需要更深入地了解本地微生物群落对反应环境剧烈变化的适应能力。深入了解沉积物群落成员的代谢潜力可能对定义有效和可靠的原位生物修复策略有很大帮助。在这项研究中，从 Mar Piccolo（意大利塔兰托）长期受污染的海洋沉积物中发展而来的厌氧 PCB 脱氯微生物群被用来评估沉积物微生物群对长时间厌氧培养后施加的需氧条件的反应。与厌氧对照相比，高通量 16S rRNA 基因测序揭示了微生物组组成的显着变化，其中 Alphaproteobacteria 显着增加了高达总操作分类单位 (OTU) 的 39.2%。因此，在有氧培养结束时观察到低氯化 PCBs 减少（PCB 18 高达 58.3 ± 7.5 %）和伴随出现编码 PCB 降解联苯双加氧酶 (bph) 的基因，表明发生了氧化反应。 PCB 生物降解过程。由 Mar Piccolo（意大利塔兰托）长期污染的海洋沉积物开发而成，用于评估沉积物微生物组在长时间厌氧培养后对需氧条件的反应。与厌氧对照相比，高通量 16S rRNA 基因测序揭示了微生物组组成的显着变化，其中 Alphaproteobacteria 显着增加了高达总操作分类单位 (OTU) 的 39.2%。因此，在有氧培养结束时观察到低氯化 PCBs 减少（PCB 18 高达 58.3 ± 7.5 %）和伴随出现编码 PCB 降解联苯双加氧酶 (bph) 的基因，表明发生了氧化反应。 PCB 生物降解过程。由 Mar Piccolo（意大利塔兰托）长期污染的海洋沉积物开发而成，用于评估沉积物微生物组在长时间厌氧培养后对需氧条件的反应。与厌氧对照相比，高通量 16S rRNA 基因测序揭示了微生物组组成的显着变化，其中 Alphaproteobacteria 显着增加了高达总操作分类单位 (OTU) 的 39.2%。因此，在有氧培养结束时观察到低氯化 PCBs 减少（PCB 18 高达 58.3 ± 7.5 %）和伴随出现编码 PCB 降解联苯双加氧酶 (bph) 的基因，表明发生了氧化反应。 PCB 生物降解过程。用于评估沉积物微生物组对长期厌氧培养后施加的有氧条件的反应。与厌氧对照相比，高通量 16S rRNA 基因测序揭示了微生物组组成的显着变化，其中 Alphaproteobacteria 显着增加了高达总操作分类单位 (OTU) 的 39.2%。因此，在有氧培养结束时观察到低氯化 PCBs 减少（PCB 18 高达 58.3 ± 7.5 %）和伴随出现编码 PCB 降解联苯双加氧酶 (bph) 的基因，表明发生了氧化反应。 PCB 生物降解过程。用于评估沉积物微生物组对长期厌氧培养后施加的有氧条件的反应。与厌氧对照相比，高通量 16S rRNA 基因测序揭示了微生物组组成的显着变化，其中 Alphaproteobacteria 显着增加了高达总操作分类单位 (OTU) 的 39.2%。因此，在有氧培养结束时观察到低氯化 PCBs 减少（PCB 18 高达 58.3 ± 7.5 %）和伴随出现编码 PCB 降解联苯双加氧酶 (bph) 的基因，表明发生了氧化反应。 PCB 生物降解过程。高通量 16S rRNA 基因测序揭示了微生物组组成的巨大变化，Alphaproteobacteria 的显着增加高达总操作分类单位 (OTU) 的 39.2%。因此，在有氧培养结束时观察到低氯化 PCBs 减少（PCB 18 高达 58.3 ± 7.5 %）和伴随出现编码 PCB 降解联苯双加氧酶 (bph) 的基因，表明发生了氧化反应。 PCB 生物降解过程。高通量 16S rRNA 基因测序揭示了微生物组组成的巨大变化，Alphaproteobacteria 的显着增加高达总操作分类单位 (OTU) 的 39.2%。因此，在有氧培养结束时观察到低氯化 PCBs 减少（PCB 18 高达 58.3 ± 7.5 %）和伴随出现编码 PCB 降解联苯双加氧酶 (bph) 的基因，表明发生了氧化反应。 PCB 生物降解过程。