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近日，廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所研究員孫蔚旻團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院副教授徐銳團(tuán)隊(duì)，研究揭示了硒污染沉積物中驅(qū)動厭氧硒還原的關(guān)鍵微生物及其代謝機(jī)制。相關(guān)研究論文發(fā)表于Journal of Hazardous Materials。
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功能微生物及其代謝機(jī)制示意圖。研究團(tuán)隊(duì) 供圖
硒在生物體中是重要的微量元素，對免疫系統(tǒng)活動、抗氧化防御和甲狀腺激素平衡至關(guān)重要。然而，高濃度的硒暴露會導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂，出現(xiàn)如細(xì)胞氧化損傷、蛋白質(zhì)調(diào)控異常和DNA修復(fù)受阻等問題。
硒污染是造成高濃度的硒暴露的主要原因之一。研究發(fā)現(xiàn)，水生環(huán)境中存在多種有機(jī)和無機(jī)硒物種，其中硒酸鹽和亞硒酸鹽是常見的污染形式。而微生物對硒的還原起到重要作用，可以將有毒的（亞）硒酸鹽還原為無毒的硒元素。相較于研究較多的硒酸鹽還原，驅(qū)動亞硒酸鹽還原的微生物機(jī)制尚不明確，目前難以通過傳統(tǒng)培養(yǎng)方法獲得亞硒酸鹽還原細(xì)菌，而多組學(xué)技術(shù)結(jié)合DNA穩(wěn)定同位素探針則有望揭示亞硒酸鹽還原細(xì)菌的多樣性和代謝潛能。
研究人員采用穩(wěn)定同位素探針和宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，成功鑒定了硒污染沉積物中的亞硒酸鹽還原細(xì)菌具有多樣性和代謝潛能，認(rèn)為假單胞菌、地桿菌、單胞菌和厭氧粘細(xì)菌可能是重要的亞硒酸鹽還原微生物。此外，研究人員針對活性亞硒酸鹽還原培養(yǎng)物的轉(zhuǎn)錄水平分析出，與無亞硒酸鹽組的對照培養(yǎng)條件相比，參與編碼二甲基亞砜還原酶、富馬酸還原酶和亞硫酸鹽還原酶的基因轉(zhuǎn)錄水平顯著升高，表明這些基因在亞硒酸鹽還原過程中發(fā)揮著重要作用。
該研究擴(kuò)展了研究人員對厭氧亞硒酸鹽生物還原機(jī)制的了解，表明不同細(xì)菌可能采用多種途徑驅(qū)動亞硒酸鹽還原，從而在硒污染底泥的生物修復(fù)中起到至關(guān)重要的作用。此外，穩(wěn)定同位素探針與多組學(xué)聯(lián)用分析技術(shù)在揭示缺氧沉積物中微生物驅(qū)動的生物地球化學(xué)過程方面也展現(xiàn)出了較好的互補(bǔ)性。
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