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研究揭示固氮微生物对砷锑共污染土壤的适应机制

来源: 时间:2021-09-06

  氮素是一种对生物和土壤来说都十分重要的化学元素,而缺乏氮素,会给采矿污染场地的原位生物修复带来了重要影响和巨大挑战。固氮微生物可以固定大气中的氮气,从而为植物和微生物提供有效氮。但是,相比农业生态系统,人们对采矿污染区固氮微生物(群落)的认识还相对匮乏,尤其是在砷锑共污染条件下土壤固氮微生物(群落)的多样性及关键微生物,仍需进一步研究。

  近期,省科学院生态环境与土壤研究所研究员孙蔚旻团队以受到砷和锑严重污染的石门雄黄矿和锡矿山锑矿为例,对固氮微生物在砷锑共污染土壤开展研究。通过地球化学分析、nifH基因扩增子测序和多重统计方法,对砷和锑共污染条件下重氮营养菌的多样性、组成和相互作用进行评估,阐明了塑造重氮营养菌群落分布格局的关键环境因子,确定了砷和锑共污染场地中的关键固氮微生物。

  研究发现,砷锑共污染虽然增加了固氮菌群落的α多样性,但同时也抑制了它们之间的相互作用。经综合多种分析方法(固氮菌的富集分析、微生物-微生物网络分析和随机森林回归分析),研究人员共分离鉴定出6个关键固氮菌,分别为Sinorhizobium、Dechloromonas、Trichormus、Herbaspirillum、Desmonostoc、Klebsiella。这些关键微生物的丰度与砷和锑浓度显著正相关,表明这些微生物可能对砷和锑持有抗性。

  本研究揭示出的固氮微生物在砷锑污染场地中的生态适应性特征,为进一步利用固氮微生物进行生态修复提供了一定的理论支持。

  相关研究于近日发表在国际环境科学期刊Microbial Ecology上。


  图:固氮微生物群落对砷锑共污染土壤的生态响应

  论文信息:

  Li, Y., Lin, H., Gao, P., Yang, N., Xu, R., Sun, X., Li, B., Xu, F., Wang, X., Song, B. & Sun, W. (2021). Synergistic Impacts of Arsenic and Antimony Co-contamination on Diazotrophic Communities. Microbial Ecology, 1-15.

  原文链接:

  https://link.springer.com/article/10.1007/s00248-021-01824-6

  (省科学院土壤环境所土壤生态修复研究团队 李永斌/供稿)

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