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科研成果

学院陈金全、常军军课题组在植物内生菌转化和抵抗重金属汞的效能和作用机制方面取得新进展
作者: 发布时间:2021-12-07 点击数:

1129日,环境科学与生态学领域高水平期刊Journal of Hazardous MaterialsIF=10.588)发表了bwin88必赢网址云南省高原山地生态与退化环境修复重点实验室为第一和通讯作者单位的最新研究成果 Mechanisms controlling the transformation of and resistance to mercury(II) for a plant-associated Pseudomonas sp. strain, AN-B15doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127948),环境生态修复工程课题组常军军教授和生态学专业2020级硕士研究生颜正健为论文共同第一作者,陈金全副研究员为通讯作者。

我国土壤重金属污染严重,而应用环境友好、成本低廉的生物生态措施修复重金属污染水土环境,锲合可持续发展理念,具有较大的应用优势和发展前景。课题组前期研究发现,汞(Hg)耐性细菌在污染土壤的生态修复方面具有一定的可行性,但相关的微生物转化和耐受Hg的作用机制仍然知之甚少。本研究从Hg污染农田种植的蔬菜中分离出多株汞抗性细菌,进一步优选出一株兼具高效Hg挥发和钝化(形成稳定的HgS)且具有植物促生作用的细菌Pseudomonas sp.AN-B15。研究证明,其在营养底物充足和匮乏的条件下均能够有效地将高毒性的Hg(II)还原成低毒性、易挥发的Hg(0);通过TEMXPSXRD等技术揭示了该菌株钝化Hg(II)的作用机制,并结合特定底物的培养实验,创新性地提出了该菌株在好氧条件下不依赖硫化氢产生,而是依赖于巯基汞降解的HgS沉淀生成途径;在此基础上进一步通过基因组和转录组学的手段揭示了该功能菌对Hg(II)的转化和抗性以及植物促生的分子机制(如下图所示):通过上调氨基酸、脂类和碳水化合物代谢,产生还原力(NADPH),同时 mer 操纵子也上调表达,二者耦合高效还原Hg(II)Hg(0);同时,提高活性氧防御、DNA和蛋白质的修复系统以抵御Hg(II)胁迫导致的细胞损伤。通过水培实验,进一步验证了该菌株通过挥发和钝化Hg(II),降低了Hg(II)对植物的毒性,并阻控植物对Hg(II)的吸收。该菌株通过上述多重作用达到修复Hg污染的目的,具有在Hg污染环境中实现农作物安全生产的较大潜力。

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1 植物内生菌Pseudomonas sp. AN-B15修复Hg污染的作用机制



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