硒（Se）在生物體中是重要的微量元素，對免疫系統(tǒng)活動、抗氧化防御和甲狀腺激素平衡至關(guān)重要。然而，高濃度的硒暴露會導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂，出現(xiàn)如細(xì)胞氧化損傷、蛋白質(zhì)調(diào)控異常和DNA修復(fù)受阻等問題。硒污染是造成高濃度的硒暴露的主要原因之一。水生環(huán)境中存在多種有機和無機硒物種，常見的污染形式包括硒酸鹽和亞硒酸鹽。研究發(fā)現(xiàn)，微生物可以將有毒的（亞）硒酸鹽還原為無毒的硒元素，對硒的還原起到重要作用。相較于研究較多的硒酸鹽還原，驅(qū)動亞硒酸鹽（Se(IV)）還原的微生物機制尚不明確。

　　近日，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聯(lián)合中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院徐銳副教授團隊，開展了對硒污染沉積物中驅(qū)動厭氧硒(IV)還原的關(guān)鍵微生物及其代謝機制的研究。由于亞硒酸鹽還原細(xì)菌目前還難以通過傳統(tǒng)培養(yǎng)方法獲得，研究團隊轉(zhuǎn)而運用DNA穩(wěn)定同位素探針（DNA-SIP）和宏基因組、宏轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，成功鑒定了硒污染沉積物中的亞硒酸鹽還原細(xì)菌具有多樣性和代謝潛能，認(rèn)為假單胞菌（Pseudomonas）、地桿菌（Geobacter）、單胞菌（Comamonas）和厭氧粘細(xì)菌（Anaeromyxobacter）可能是重要的Se(IV)還原微生物。此外，團隊針對活性Se(IV)還原培養(yǎng)物的轉(zhuǎn)錄水平分析出，與無Se(IV)組的對照培養(yǎng)條件相比，參與編碼DMSO還原酶（serA/PHGDH）、富馬酸還原酶（sdhCD/frdCD）和亞硫酸鹽還原酶（cysDIH）的基因轉(zhuǎn)錄水平顯著升高，表明這些基因在Se(IV)還原過程中發(fā)揮著重要作用。

、

沉積物中驅(qū)動厭氧Se(IV)還原的功能微生物及其代謝機制示意圖 

　　該項研究擴展了研究人員對厭氧Se(IV)生物還原機制的了解，表明不同細(xì)菌可能采用多種途徑驅(qū)動Se(IV)還原，從而在硒污染底泥的生物修復(fù)中起到至關(guān)重要的作用。此外，DNA-SIP與多組學(xué)聯(lián)用分析技術(shù)在揭示缺氧沉積物中微生物驅(qū)動的生物地球化學(xué)過程方面也展現(xiàn)出了較好的互補性。

　　相關(guān)研究發(fā)表在國際環(huán)境科學(xué)期刊Journal of Hazardous Materials上。

       原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131834 

（省科學(xué)院土壤環(huán)境所/供稿）