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省科学院土壤环境所发现Polaromonas属微生物可降低钒矿尾矿的生物毒性

来源: 时间:2020-11-05

  近日,省科学院生态环境与土壤研究所孙蔚旻研究员团队针对过渡金属钒的生物地球化学循环过程及其驱动因素尚不清晰这一现状,通过对钒矿尾矿中生存的微生物对钒污染的响应机制入手,结合田野调查、实验室验证以及生物信息学分析,对微生物促进尾矿中钒的地球化学循环这一过程进行了深入阐述。 

  钒是一种具有重要工业及医药用价值的过渡金属元素,然而高浓度的钒对于环境及人体健康均具有非常严重的危害。解析钒的地球化学循环过程,有助于理解其环境行为,从而引导钒污染场地的修复过程。然而,目前相关研究仍然较少,钒的循环过程及其驱动因素尚不明确。 

  孙蔚旻团队从钒矿污染场地内微生物群落生态入手,发现Polaromonas属微生物在钒矿尾矿中占主导地位。而通过进一步分析证明,该属微生物与尾矿中钒组分浓度呈现显著的正相关关系,表明Polaromonas菌具有较高的钒抗性或者能够利用钒进行能量代谢过程。 

  为了验证Polaromonas菌在钒矿尾矿中的生态学地位及环境贡献,研究团队通过实验验证的方式证明了该属微生物具有将五价钒还原为四价钒的能力,可以有效降低钒的毒性及环境迁移性,达到使其固化的目的。宏基因组和单菌基因草图拼装联用分析结果表明,Polaromonas属微生物编码有cymA, omcAB, 以及narG等钒还原相关基因,证实了其钒还原的能力。通过进一步解析其基因组编码信息得知,该属微生物具有多种代谢能力,不仅可以代谢多种有机物进行异养生长,也具有通过无机物进行自养呼吸的过程。具有多种代谢能力使得Polaromonas可以更好的适应贫瘠的尾矿环境,提高其竞争力,从而在钒矿尾矿中定植。 

  研究采用了野外数据分析-实验室验证-生信分析辅助的研究思路,针对钒矿尾矿中重要的生物地球化学过程进行解析,为尾矿修复过程及微生物生态研究提供了新的理论基础。 

  相关研究成果以《VV Reduction by Polaromonas spp. in Vanadium Mine Tailings》为题发表在国际环境领域权威期刊《Environmental Science & Technology》(ES&T;IF= 7.864)上。该论文为第一编辑孙晓旭博士2020年在《Environmental Science & Technology》上发表的第三篇一作文章,也是孙蔚旻团队本年度在《Environmental Science & Technology》上发表的第五篇文章。 

  全文链接:https://dx.doi.org/10.1021/acs.est.0c05328 

  (省科学院土壤环境所土壤生态修复研究团队 孙晓旭/供稿) 

  

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