尾礦中砷氧化依賴的自養(yǎng)固氮菌及潛在的代謝途徑

　　尾礦是一種極端寡氮環(huán)境。生物固氮在提供生物氮中起重要作用，特別是在寡營養(yǎng)環(huán)境。有研究指出，一些尾礦中砷的濃度相對較高，將為生物固氮提供除還原硫或有機(jī)物之外的額外電子供體，但這種生物地球化學(xué)過程尚未被報道或鑒定。基于此觀點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)對該過程進(jìn)行了假設(shè)，認(rèn)為砷氧化依賴的生物固氮可能發(fā)生在尾礦和其他富砷環(huán)境中。

　　為驗(yàn)證假設(shè)，研究人員選取了部分尾礦樣品建立微宇宙實(shí)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在微宇宙培養(yǎng)過程中，添加As(III)后的樣品，可觀察到生物固氮和砷氧化活性，且只有在添加As(III)后，nifH和aioA基因豐度會隨孵育時間顯著增加，二者存在顯著的正相關(guān)；而未添加As(III)的，則無生物固氮和砷氧化活性。因此，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為尾礦中存在砷氧化依賴的生物固氮過程，并有微生物參與了該地球化學(xué)過程。

　　此外，團(tuán)隊(duì)還相繼利用DNA-SIP、擴(kuò)增子測序和宏基因組學(xué)，進(jìn)一步證明了 Serratia參與砷氧化依賴的生物固氮過程。

　　相關(guān)研究已發(fā)表在國際環(huán)境科學(xué)期刊Environmental Science & Technology（《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》）上。

　　論文信息：

　　Yongbin Li, Lifang Guo, Max M. H?ggblom, Rui Yang, Mengyan Li, Xiaoxu Sun, Zheng Chen, Fangbai Li, Xianfa Su, Geng Yan, Enzong Xiao, Haihan Zhang, and Weimin Sun. Serratia spp. Are Responsible for Nitrogen Fixation Fueled by As(III) Oxidation, a Novel Biogeochemical Process Identified in Mine Tailings. Environmental Science & Technology, 2022, 56 (3), 2033-2043

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.1c06857

　　（省科學(xué)院土壤環(huán)境所土壤生態(tài)修復(fù)研究團(tuán)隊(duì) 李永斌/供稿）