祝贺欧阳鹏的论文在Journal of Hazardous Materials发表

科学   2024-01-20 18:49   重庆  



  近日,在上海大学王海芳教授指导下,课题组的研究成果“Toxicity of VO2 micro/nanoparticles to nitrogen-fixing bacterium Azotobacter vinelandii”被中科院一区SCI期刊《J. Hazard. Mater.》(IF=13.6)接收(研究生欧阳鹏为第一作者)。








二氧化钒(VO2)是一种具有相变特性的金属氧化物。在68 °C的临界温度前后,VO2可以完成绝缘状态和金属状态的变换,从而导致多种物理化学性质的突变。因为这一特性,VO2被广泛应用于智能窗户、光电器件、温度传感、储能装置等领域的研究和生产。随着VO2的应用越来越广泛,其可能带来的环境风险亟需被评估。

因此,我们研究了纳米和微米尺寸的VO2对自生固氮菌Azotobacter vinelandii的毒性作用。研究表明,不管是纳米级还是微米级的VO2都会对固氮菌产生非常剧烈的毒性影响。在材料浓度为10 mg/L的时候便会导致固氮菌的细胞凋亡、破损和活菌数下降。经分析,VO2对固氮菌的毒性来源于钒离子的释放、物理切割以及氧化损伤。纳米级的VO2对固氮菌的毒性要大于微米级VO2VO2导致了固氮菌固氮能力和固氮量的降低。从原核转录组的结果中分析发现,VO2降低了固氮菌钼-铁固氮酶的合成关键基因nif簇的表达量,也同时降低了ATP合成的相关控制基因的表达,从分子层面解释了VO2对固氮菌固氮作用的影响机制。有趣的是,我们发现VO2能提升固氮菌钒-铁固氮酶vnf簇的基因表达,在10 mg/L VO2的存在下会导致无氧环境下固氮菌的固氮能力提升。钒-铁固氮酶近些年被用以还原碳基底物,钒基材料对钒-铁固氮酶的影响或能为碳基底物生物还原催化领域提供新思路。
图. VO2对固氮菌固氮酶合成基因和固氮能力的影响

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