2023年12月26日，廣東省科學(xué)院微生物研究所許玫英研究員團(tuán)隊(duì)與丹麥奧胡斯大學(xué)Lars Peter Nielsen教授團(tuán)隊(duì)合作發(fā)表綜述論文，全面概述了電纜細(xì)菌的多樣性及其全球分布特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了電纜細(xì)菌獨(dú)特的生理生態(tài)特點(diǎn)、代謝方式及關(guān)鍵影響因素，并進(jìn)一步分析了電纜細(xì)菌在緩解生態(tài)環(huán)境問(wèn)題方面的最新理論發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用潛力。

2010年，電纜細(xì)菌介導(dǎo)的空間隔離電子傳遞現(xiàn)象在Nature首次報(bào)道之后隨即引起了廣泛關(guān)注。其長(zhǎng)距離電子傳遞功能是微生物學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)現(xiàn)，使我們對(duì)微生物電子傳遞距離的認(rèn)知從微米尺度拓展到厘米尺度。大量的研究證據(jù)表明，電纜細(xì)菌在全球廣泛分布，通過(guò)其獨(dú)特的長(zhǎng)距離電子傳遞功能強(qiáng)烈消耗沉積物中的硫化物，導(dǎo)致硫酸鹽積累、pH值偏移和電場(chǎng)的生成，對(duì)沉積物中的鈣、鐵、錳、氮和磷等元素通量產(chǎn)生重要影響。電纜細(xì)菌通過(guò)其長(zhǎng)距離電子傳遞功能在缺氧環(huán)境中顯示出明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。它們能夠利用特殊的導(dǎo)電纖維和準(zhǔn)確定位來(lái)高效轉(zhuǎn)移電子，并通過(guò)電催化快速消耗氧氣。因此，電纜細(xì)菌已成為微生物生態(tài)學(xué)和生物地理學(xué)研究中的重要模型。

電纜細(xì)菌潛在的生態(tài)貢獻(xiàn)

電纜細(xì)菌利用其獨(dú)特的長(zhǎng)距離電子傳遞功能在緩解生態(tài)環(huán)境問(wèn)題方面展現(xiàn)出了巨大的潛力：1）通過(guò)提高沉積物的氧化還原電位和形成電場(chǎng)，促進(jìn)有機(jī)物氧化和礦物質(zhì)溶解，從而增強(qiáng)沉積物的自?xún)裟芰Γ?）通過(guò)與周?chē)⑸飬f(xié)同互作，降低環(huán)境中硫化氫的毒性，提高污染物的生物可利用性，從而促進(jìn)石油烴等難降解有機(jī)污染物的去除；3）通過(guò)抑制沉積物中磷的溶解和釋放，從而減少水體的富營(yíng)養(yǎng)化；4）在季節(jié)性缺氧的海洋環(huán)境中，通過(guò)消耗硫化物并形成鐵的氫氧化物屏障，阻止富硫環(huán)境（euxinia）的形成，從而保護(hù)生物多樣性；5）在稻田環(huán)境中，通過(guò)創(chuàng)造富含硫酸根的環(huán)境條件而抑制產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)，從而減少甲烷排放。然而，當(dāng)前的研究?jī)H涵蓋了電纜細(xì)菌有限的棲息地和活動(dòng)場(chǎng)景，還未能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估電纜細(xì)菌在生態(tài)系統(tǒng)中的重要性及其貢獻(xiàn)度。未來(lái)需要進(jìn)一步從生態(tài)系統(tǒng)層面深入闡明電纜細(xì)菌的生長(zhǎng)和功能活性特點(diǎn)及其關(guān)鍵影響因素，突破電纜細(xì)菌純培養(yǎng)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，結(jié)合新型環(huán)保技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，有望進(jìn)一步提高電纜細(xì)菌在污染防治與綠色低碳發(fā)展等方面的生態(tài)效益。

該綜述論文發(fā)表于國(guó)際微生物學(xué)領(lǐng)域Top期刊Trends in Microbiology，廣東省科學(xué)院微生物研究所董美君助理研究員為該論文的第一作者、許玫英研究員為該論文的通訊作者。此項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃“水圈微生物驅(qū)動(dòng)地球元素循環(huán)的機(jī)制”重點(diǎn)支持項(xiàng)目、丹麥國(guó)家研究基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、廣東省自然科學(xué)基金、廣東省科學(xué)院建設(shè)國(guó)內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動(dòng)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目、應(yīng)用微生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目、丹麥嘉士伯基金會(huì)等的資助。

供稿：省科學(xué)院微生物所

撰稿：董美君

審稿：董軍??許玫英??代京莎

校稿：徐超??肖捷??章震??黃巧純