廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所孫蔚旻研究員團隊發(fā)現(xiàn)了銻氧化依賴自養(yǎng)固氮的全新生物地球化學(xué)過程，同時利用DNA-SIP和宏基因組分箱確定了微生物Rhodocyclaceae和Rhizobiaceae參與此過程。

　　尾礦是典型的寡氮環(huán)境，氮的缺乏限制了微生物和植物的生長。在寡氮環(huán)境中，生物固氮是一種經(jīng)濟有效的策略。前人研究表明，尾礦中主要以化能自養(yǎng)型而非異養(yǎng)型固氮為主，化能自養(yǎng)型固氮菌可能利用礦區(qū)豐富的硫（S）、砷（As）和銻（Sb）進行自養(yǎng)固氮，并且砷污染環(huán)境中存在砷氧化依賴的化能自養(yǎng)固氮。由于Sb和As具有相似的化學(xué)特性，受砷氧化自養(yǎng)固氮的啟發(fā)，孫蔚旻研究員團隊假設(shè)銻污染環(huán)境中存在銻氧化固氮，使用銻污染的尾礦和土壤樣品建立微宇宙孵育實驗，綜合運用DNA-SIP、宏基因組分箱、Meta分析等手段，驗證了上述假設(shè)。

　　尾礦、土壤和河流沉積物中銻氧化自養(yǎng)固氮過程

　　通過研究發(fā)現(xiàn)，在微宇宙培養(yǎng)過程中，只有在添加Sb(III)后，觀察到生物固氮（固氮酶活性和¹⁵N分餾系數(shù)），證明存在銻氧化依賴的化能自養(yǎng)固氮。同時只有在添加Sb(III)后，nifH和aioA基因豐度隨著孵育時間顯著增加，且二者存在顯著的正相關(guān)，說明有微生物參與了該地球化學(xué)過程。DNA-SIP和宏基因組分箱證明，Rhodocyclaceae和Rhizobiaceae是潛在的銻氧化固氮菌。隨機森林分析表明，Sb、TOC和N是影響銻氧化固氮菌環(huán)境分布的主要環(huán)境因子。Meta分析和場地活性調(diào)查證明銻氧化固氮在銻污染環(huán)境中廣泛存在，且銻氧化固氮菌存在環(huán)境生態(tài)位偏好性。

　　相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國際環(huán)境科學(xué)期刊Environmental Science & Technology（IF=14.224）。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.2c06424

　　（省科學(xué)院土壤環(huán)境所/供稿）