自然环境中绝大部分微生物尚无法复苏、分离和培养，典型限制因素包括代谢需求未知（营养成分）、生理状态不明（休眠状态）、物种丰度低等，而在工业危化品处理单元（如活性污泥、生物膜等）或原位污染环境中的土著微生物群落中常发现具有一定污染物耐受能力的菌株，其中一部分可利用污染物作为碳氮源进行脱毒或降解。近年来，组学技术（如扩增子分析、宏基因组等）的发展使得基于微生物群落水平研究污染物降解和生态修复成为可能，其中宏基因组分箱工具可基于碎片化的测序结果来组装环境微生物群落中微生物的基因组草图，为研究人员能够在免培养的条件下对微生物的物种丰度、代谢生理等进行预估和分析，为发现“隐藏”在复杂环境微生物群落黑箱中的污染物降解关键菌株提供依据。

本研究针对工业皂化废水生物处理工艺的微生物群落，首先进行扩增子测序分析挖掘不同阶段活性污泥中的优势微生物。研究发现Proteobacteria和Patescibacteria在皂化废水处理全程为优势微生物（图1）。利用宏基因组分箱技术对关键处理阶段（曝气池和接触氧化池）进行宏基因组装基因组（Metagenome assembled genomes，MAGs）的构建，并基于组装基因组的完整度和污染度进行筛选。其中42个MAG通过功能注释分析发现具有潜在水解脱卤酶，其中Proteobacteria相关的MAGs占比较高，表明该类微生物可能在污水有机卤化物的降解中起到重要作用（图2）。

图1 工业皂化废水生物处理工艺的微生物群落组成

图2 工业皂化废水微生物MAGs进化树与功能基因分布图