城市環境所水稻土中微生物的砷轉化基因多樣性研究獲進展



  水稻土中的砷形態直接影響到水稻根系對砷的吸收及轉移,而微生物是影響砷形態變化的重要因素,同時水稻田干濕交替所帶來的有氧和厭氧條件的轉化為不同類型的砷代謝微生物提供了合適的環境條件。在純培養試驗的研究中,微生物對砷的生物轉化過程已經相對清楚,但介導微生物砷轉化過程的相關基因在水稻土的分布、豐度和多樣性仍未知。

  中國科學院城市環境研究所城市土壤和生物地球化學研究組朱永官團隊采用實時熒光定量PCR(qPCR),末端限制性片段長度多態性分析(T-RFLP),以及構建克隆文庫分析的方法,研究了采自于中國南方13個水稻田土壤樣品中微生物的砷轉化基因的豐度和多樣性,證實砷氧化基因(aioA)、砷呼吸還原基因(arrA)、砷解毒還原基因(arsC)和砷甲基化基因(arsM)廣泛地存在于水稻土中。該研究表明在水稻土中介導砷轉化的微生物主要為水稻根際微生物,包括Proteobacteria,Gemmatimonadales和Firmicutes等,而土壤pH值、碳、氮、鐵和砷的濃度等是影響不同水稻土中介導砷轉化的微生物群落結構差異的主要因素。該項研究工作是對水稻土中砷轉化微生物群落的全面報道,對于闡釋水稻土多種類型砷代謝微生物多樣性及其影響砷形態變化和遷移的過程和機制,對于保證糧食安全、維持環境質量、保護人類健康具有重要的意義,研究結果已于3月4日在Environmental Science&Technology 雜志上在線發表。

  該項研究工作得到了國家自然科學基金資助。




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