ISME J.:锑外排是矿区土壤磷循环和解磷细菌抗性的基础

文摘   2024-10-29 10:01   江苏  

文章题目:Antimony efflux underpins phosphorus cycling and resistance of phosphate-solubilizing bacteria in mining soils

期刊:ISME Journal

影响因子10.8

发表时间:2023.06

参考文献:Liu S, Zeng J, Yu H, Wang C, Yang Y, Wang J, He Z, Yan Q. Antimony efflux underpins phosphorus cycling and resistance of phosphate-solubilizing bacteria in mining soils. ISME J. 2023 June 3.

DOI: https://doi.org/10.1038/s41396-023-01445-6

研究背景

l采矿活动导致土壤中的重金属和类金属污染增加,尤其是锑(Sb),其毒性影响土壤生态系统。

l土壤中的磷溶解细菌(PSB)能够转化不溶性磷,为植物提供可利用的磷,支持植物生长和土壤养分循环。

l在高锑环境下,土壤微生物的生存和功能可能受到显著抑制,进而影响磷循环的有效性。

研究目的

l探究磷溶解细菌在含锑污染土壤中的存活机制。

l研究这些细菌如何通过锑的外排机制抵抗锑的毒性。    

l明确锑抗性是否对细菌的磷溶解功能产生影响,从而理解其在污染环境中的适应能力。

科学问题

1)锑抗性机制如何帮助磷溶解细菌在污染环境中保持活性?

2)这些机制是否影响磷溶解细菌的磷转化能力?

3)磷溶解细菌的抗锑能力能否为受污染土壤的生态修复提供参考?

研究结果

1)锑的外排机制:磷溶解菌能够通过外排锑的方式增强对锑的抗性,这种机制是其在采矿土壤中生存和功能发挥的关键。

2)磷循环的支持:锑外排不仅有助于细菌自身的存活,还支持土壤中的磷循环,促进土壤养分的有效利用。

3)生态修复的潜力:该研究显示磷溶解菌在采矿土壤修复中的潜在应用,特别是在污染和贫瘠土壤的磷循环恢复方面。

         

 

   

图1. 锑矿区的采样地理位置、土壤特性和细菌群落的潜在驱动因素

         

 

         

 

图2. 锑矿区代表性样本的元基因组测序显示的微生物P循环潜力    

图3.锑矿区土壤微生物钾循环基因与钾生物利用率之间的联系

         

 

         

 

   

图4. 微生物组成和多样性分析揭示了Sb矿区中的Pi溶解和Sb外排功能群

图5. 负责P转化和Sb抗性的优质细菌MAGs和相关基因的系统发育分布    

图6. 锑外排泵Acr3的系统发育分布和潜在的水平基因转移HGT事件

         

 

   

图7.概括锑外流的概念模型以及磷酸盐溶解细菌影响锑矿土壤中磷循环的基本机制    

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