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近日，廣東省科學院生態環境與土壤研究所研究員孫蔚旻團隊聯合中南大學冶金與環境學院副教授徐銳團隊，研究揭示了硒污染沉積物中驅動厭氧硒還原的關鍵微生物及其代謝機制。相關研究論文發表于Journal of Hazardous Materials。
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功能微生物及其代謝機制示意圖。研究團隊 供圖
硒在生物體中是重要的微量元素，對免疫系統活動、抗氧化防御和甲狀腺激素平衡至關重要。然而，高濃度的硒暴露會導致細胞功能紊亂，出現如細胞氧化損傷、蛋白質調控異常和DNA修復受阻等問題。
硒污染是造成高濃度的硒暴露的主要原因之一。研究發現，水生環境中存在多種有機和無機硒物種，其中硒酸鹽和亞硒酸鹽是常見的污染形式。而微生物對硒的還原起到重要作用，可以將有毒的（亞）硒酸鹽還原為無毒的硒元素。相較于研究較多的硒酸鹽還原，驅動亞硒酸鹽還原的微生物機制尚不明確，目前難以通過傳統培養方法獲得亞硒酸鹽還原細菌，而多組學技術結合DNA穩定同位素探針則有望揭示亞硒酸鹽還原細菌的多樣性和代謝潛能。
研究人員采用穩定同位素探針和宏基因組、宏轉錄組技術，成功鑒定了硒污染沉積物中的亞硒酸鹽還原細菌具有多樣性和代謝潛能，認為假單胞菌、地桿菌、單胞菌和厭氧粘細菌可能是重要的亞硒酸鹽還原微生物。此外，研究人員針對活性亞硒酸鹽還原培養物的轉錄水平分析出，與無亞硒酸鹽組的對照培養條件相比，參與編碼二甲基亞砜還原酶、富馬酸還原酶和亞硫酸鹽還原酶的基因轉錄水平顯著升高，表明這些基因在亞硒酸鹽還原過程中發揮著重要作用。
該研究擴展了研究人員對厭氧亞硒酸鹽生物還原機制的了解，表明不同細菌可能采用多種途徑驅動亞硒酸鹽還原，從而在硒污染底泥的生物修復中起到至關重要的作用。此外，穩定同位素探針與多組學聯用分析技術在揭示缺氧沉積物中微生物驅動的生物地球化學過程方面也展現出了較好的互補性。
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