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北極星水處理網訊:近日，中國科學院城市環境研究所城市水環境過程與生態風險研究組（顏昌宙團隊）報導了該組最新研究成果：附生菌群對沉水植物黑藻砷吸收累積、形態轉化和外排具有顯著影響。研究成果以Influence of epiphytic bacteria on arsenic metabolism in Hydrilla verticillata為題發表於Environmental Pollution上。該研究得到了國家自然科學基金（21577138）的支持。
砷（As）廣泛存在於自然環境中，是一種公認的全球性汙染物且無閾值的一級致癌物質。近年來，沉水植物因具備修復砷汙染水體的潛力而備受關注。然而，沉水植物莖葉表面存在大量的附生細菌，這些附生細菌較植物本身具有更為多樣化的As代謝機制，包括As(III)氧化、As(V)還原和As(III)甲基化等，因此其水質淨化功能很可能是沉水植物-附生菌群複合體系的作用。但目前關於沉水植物As吸收與代謝的研究中，植物未經滅菌處理，其研究結果與滅菌後植物本身對As的吸收代謝可能會表現出很大的差異。因此，有必要深入探討附生菌群對沉水植物吸收轉化無機As的調控作用，這對全面認識沉水植物對As的吸收代謝機制及其水質淨化作用，具有十分重要的理論價值和現實意義。
本研究中，通過室內模擬實驗，對比研究有菌和無菌黑藻對不同形態無機As轉化、累積和外排的差異，探討附生菌群對沉水植物As吸收與代謝的影響，同時利用宏基因組技術表徵黑藻附生菌群砷代謝相關基因多樣性。結果表明，在黑藻附生細菌中檢測到多種As代謝基因，如與As轉運相關的基因(glpF、arsB、arsA、pst(S、-A、-B、-C)、arc3)、轉化相關的基因(arsT、aioAB、arsC、arsM)。這些As代謝基因的相對表達量與對應酶活性決定了砷的形態、積累和外排。As(III)脅迫下，有菌黑藻實驗組顯示出氧化和甲基化能力，然而無菌黑藻實驗組並未表現出類似能力，無菌黑藻體內總As平均含量為有菌黑藻體內的35.56%，有菌黑藻體內還出現少量的DMA和MMA；As(V) 脅迫下，無菌黑藻內源性地將As(V)還原為As(III)，並將As(III)排洩到培養基中，然而有菌黑藻協同附生細菌表現出更高的還原能力，無菌黑藻體內總As平均濃度是有菌黑藻體內的3.31倍；此外，附生細菌還可以顯著促進植物體內As(III)的外排。
該研究揭示了沉水植物黑藻附生細菌中As代謝基因具有較高的多樣性和豐度，可能對水環境中As的生物地球化學循環產生較大的影響，其研究結果有助於我們全面認識沉水植物對As的吸收代謝機制及其水質淨化作用和生態修復功能，為有效應用沉水植物修復砷汙染水體提供理論依據。
原標題:城市環境研究所在附生菌群對沉水植物砷吸收與代謝的影響機制方面取得新進展
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