沉積物有機(jī)污染修復(fù)中微生物功能基因相互作用研究取得進(jìn)展

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2017-09-08 09:03:00【大中小】

微生物電化學(xué)技術(shù)作為一種新型、高效的湖泊污染物修復(fù)工藝，因具有加快沉積物中毒性有機(jī)污染物去除，尤其對(duì)高分子量、強(qiáng)毒性、難降解的有機(jī)污染物的分解去除效果更顯著的特點(diǎn)而受到重視。然而，目前其強(qiáng)化降解機(jī)理的認(rèn)識(shí)尚不清楚。

中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所江和龍課題組的副研究員晏再生等與美國(guó)俄克拉荷馬大學(xué)環(huán)境基因組研究所等單位合作，在微生物功能基因相互作用強(qiáng)化沉積物中苯并(a)芘的降解研究方面取得新進(jìn)展。

微生物電化學(xué)作用強(qiáng)化了沉積物內(nèi)具有電子轉(zhuǎn)移功能的細(xì)胞色素C基因

通過(guò)970天的連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)，結(jié)合微生物功能基因芯片GeoChip技術(shù)分析，表明微生物電化學(xué)作用強(qiáng)化了沉積物內(nèi)具有電子轉(zhuǎn)移功能的細(xì)胞色素C基因（c-type cytochrome genes）的富集，富集的微生物菌群同樣能夠厭氧降解多環(huán)芳烴（PAHs）。同時(shí)，沉積物內(nèi)部參與污染物修復(fù)的芳香烴降解基因（aromatic degradation genes）和胞外木質(zhì)素降解酶（extracellular ligninolytic enzymes）的豐度明顯提高，這些功能基因大部分來(lái)自具有復(fù)合代謝功能的微生物。

應(yīng)用基于隨機(jī)矩陣?yán)碚摲椒?gòu)建分子生態(tài)學(xué)網(wǎng)絡(luò)模型，發(fā)現(xiàn)微生物電化學(xué)作用下沉積物微生物群落物種間作用網(wǎng)絡(luò)更加緊密，特別是毒性污染物降解和有機(jī)碳分解轉(zhuǎn)化的功能基因有顯著相關(guān)性。多樣統(tǒng)計(jì)方法分析也進(jìn)一步表明沉積物的總碳和腐殖酸含量是影響和決定微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的主要環(huán)境因子。因此，沉積物內(nèi)功能基因的緊密作用導(dǎo)致易氧化有機(jī)碳和腐殖酸的產(chǎn)生，有助于提高苯并(a)芘的生物有效性，從而加快其降解速率。

該研究闡明了強(qiáng)化胞外電子傳遞條件下湖泊沉積物內(nèi)微生物代謝網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特征，將有助于發(fā)展基于微生物群落代謝途徑調(diào)控的湖泊污染生物修復(fù)技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化。研究成果以Interconnection of Key Microbial Functional Genes for Enhanced Benzo[a]pyrene Biodegradation in Sediments by Microbial Electrochemistry為題發(fā)表在Environmental Science & Technology上。

該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)等的資助。

文章來(lái)源

Interconnection of Key Microbial Functional Genes for Enhanced Benzo[a]pyrene Biodegradation in Sediments by Microbial Electrochemistry