沉積物有機污染修復中微生物功能基因相互作用研究取得進展

來源：作者：人氣：-發表時間：2017-09-08 09:03:00【大中小】

微生物電化學技術作為一種新型、高效的湖泊污染物修復工藝，因具有加快沉積物中毒性有機污染物去除，尤其對高分子量、強毒性、難降解的有機污染物的分解去除效果更顯著的特點而受到重視。然而，目前其強化降解機理的認識尚不清楚。

中國科學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俄克拉荷馬大學環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化沉積物中苯并(a)芘的降解研究方面取得新進展。

微生物電化學作用強化了沉積物內具有電子轉移功能的細胞色素C基因

通過970天的連續運行試驗，結合微生物功能基因芯片GeoChip技術分析，表明微生物電化學作用強化了沉積物內具有電子轉移功能的細胞色素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芳烴（PAHs）。同時，沉積物內部參與污染物修復的芳香烴降解基因（aromatic degradation genes）和胞外木質素降解酶（extracellular ligninolytic enzymes）的豐度明顯提高，這些功能基因大部分來自具有復合代謝功能的微生物。

應用基于隨機矩陣理論方法構建分子生態學網絡模型，發現微生物電化學作用下沉積物微生物群落物種間作用網絡更加緊密，特別是毒性污染物降解和有機碳分解轉化的功能基因有顯著相關性。多樣統計方法分析也進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構和功能的主要環境因子。因此，沉積物內功能基因的緊密作用導致易氧化有機碳和腐殖酸的產生，有助于提高苯并(a)芘的生物有效性，從而加快其降解速率。

該研究闡明了強化胞外電子傳遞條件下湖泊沉積物內微生物代謝網絡結構的響應特征，將有助于發展基于微生物群落代謝途徑調控的湖泊污染生物修復技術以及實現工藝優化。研究成果以Interconnection of Key Microbial Functional Genes for Enhanced Benzo[a]pyrene Biodegradation in Sediments by Microbial Electrochemistry為題發表在Environmental Science & Technology上。

該項工作得到了國家自然科學基金和中科院創新交叉團隊等的資助。

文章來源

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