科研动态

研究揭示嗜酸杆菌在重金属污染酸性土壤中的生态适应性机制

来源: 时间:2021-06-16

  省科学院生态环境与土壤研究所孙蔚旻研究员团队前期在野外调查发现,嗜酸杆菌在重金属污染严重的西南红壤中存在独特优势。为探究这种杆菌在极端土壤环境中的生态适用性机制,团队采用宏基因组学分箱手段进行研究,并取得了相关科研成果。

  嗜酸杆菌是一种广泛分布于沉积物、稻田、苔原冻土、深海热泉等地中的细菌,具有顽强的生态适应性。嗜酸杆菌不仅喜好酸性环境,还容易在我国西南红壤区这样较低的pH环境中富集。目前,西南地区是我国最主要的矿采作业带,由于土壤中多种重金属浓度严重超标,因此形成了“酸性”和“高重金属”叠加的极端土壤环境。面对这样“难上加难”的生存环境,团队意外发现嗜酸杆菌仍能在许多矿区污染土壤中存活,并形成显著的富集优势。这表明嗜酸杆菌可能具有耐受、甚至转化重金属的代谢潜力。但嗜酸杆菌的分离培养非常困难,相关文献资料十分匮乏,需要利用其它先进手段对上述假设进行验证。

  于是,团队针对西南矿区多个典型污染场地开展了大规模的采样与分析,发现嗜酸杆菌确实能在重金属污染严重的酸性土壤中发生明显富集,其菌群丰度与土壤中高含量的砷(As)、汞(Hg)、铬(Cr)等元素含量密切相关。同时,针对嗜酸杆菌生长缓慢、分离培养困难的问题,团队采用非培养的宏基因组学手段,获取了嗜酸杆菌的编码基因并进行解析,最终证实了团队的假设。

  研究还表明,包括嗜酸杆菌在内的许多微生物,都能在极酸/碱、极寒/热、高重金属、高压等许多极端环境中被发现。他们在赞叹这些微生物“坚忍不拔”的生命力的同时,也对它们“自强不息”的内在机制感到好奇。而环境宏基因组学技术的高速发展,正好可以帮助研究者们更加理解这类分布广泛、奇特、但难培养微生物的代谢潜力。

  相关最新研究成果发表在环境微生物国际期刊《Environmental Microbiology》。


  图1 嗜酸杆菌在重金属污染土壤中的生态适应性机制

  全文链接:

  https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1462-2920.15612

  论文DOI:10.1111/1462-2920.15612

  (省科学院土壤环境所 徐锐/供稿)

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