省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所孫蔚旻研究員團(tuán)隊(duì)前期在野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，嗜酸桿菌在重金屬污染嚴(yán)重的西南紅壤中存在獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。為探究這種桿菌在極端土壤環(huán)境中的生態(tài)適用性機(jī)制，團(tuán)隊(duì)采用宏基因組學(xué)分箱手段進(jìn)行研究，并取得了相關(guān)科研成果。

　　嗜酸桿菌是一種廣泛分布于沉積物、稻田、苔原凍土、深海熱泉等地中的細(xì)菌，具有頑強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)性。嗜酸桿菌不僅喜好酸性環(huán)境，還容易在我國(guó)西南紅壤區(qū)這樣較低的pH環(huán)境中富集。目前，西南地區(qū)是我國(guó)最主要的礦采作業(yè)帶，由于土壤中多種重金屬濃度嚴(yán)重超標(biāo)，因此形成了“酸性”和“高重金屬”疊加的極端土壤環(huán)境。面對(duì)這樣“難上加難”的生存環(huán)境，團(tuán)隊(duì)意外發(fā)現(xiàn)嗜酸桿菌仍能在許多礦區(qū)污染土壤中存活，并形成顯著的富集優(yōu)勢(shì)。這表明嗜酸桿菌可能具有耐受、甚至轉(zhuǎn)化重金屬的代謝潛力。但嗜酸桿菌的分離培養(yǎng)非常困難，相關(guān)文獻(xiàn)資料十分匱乏，需要利用其它先進(jìn)手段對(duì)上述假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。

　　于是，團(tuán)隊(duì)針對(duì)西南礦區(qū)多個(gè)典型污染場(chǎng)地開(kāi)展了大規(guī)模的采樣與分析，發(fā)現(xiàn)嗜酸桿菌確實(shí)能在重金屬污染嚴(yán)重的酸性土壤中發(fā)生明顯富集，其菌群豐度與土壤中高含量的砷(As)、汞(Hg)、鉻(Cr)等元素含量密切相關(guān)。同時(shí)，針對(duì)嗜酸桿菌生長(zhǎng)緩慢、分離培養(yǎng)困難的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)采用非培養(yǎng)的宏基因組學(xué)手段，獲取了嗜酸桿菌的編碼基因并進(jìn)行解析，最終證實(shí)了團(tuán)隊(duì)的假設(shè)。

　　研究還表明，包括嗜酸桿菌在內(nèi)的許多微生物，都能在極酸/堿、極寒/熱、高重金屬、高壓等許多極端環(huán)境中被發(fā)現(xiàn)。他們?cè)谫潎@這些微生物“堅(jiān)忍不拔”的生命力的同時(shí)，也對(duì)它們“自強(qiáng)不息”的內(nèi)在機(jī)制感到好奇。而環(huán)境宏基因組學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，正好可以幫助研究者們更加理解這類分布廣泛、奇特、但難培養(yǎng)微生物的代謝潛力。

　　相關(guān)最新研究成果發(fā)表在環(huán)境微生物國(guó)際期刊《Environmental Microbiology》。

　　圖1 嗜酸桿菌在重金屬污染土壤中的生態(tài)適應(yīng)性機(jī)制

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

　　論文DOI：10.1111/1462-2920.15612

　　（省科學(xué)院土壤環(huán)境所 徐銳/供稿）