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随着化学工业的发展，人工合成有机物的污染日趋严重。在环境压力和自然进化的共同作用下，有些微生物获得了降解或转化这些污染物的能力。微生物通过一系列代谢元件(包括催化元件、调控元件、转运元件、趋化元件及其他辅助元件)的协同作用来降解有机污染物，然而许多微生物往往只具备代谢网络中的一种或几种代谢元件，从而无法将有机污染物彻底矿化。随着微生物降解污染物的代谢机理的深入研究和合成生物学的飞速发展，选择性地开发和利用微生物降解污染物代谢网络中的关键代谢元件，构建具有矿化难降解有机污染物的高效降解菌株已成为可能。