環境因子影響湖泊沉積物微生物多樣性和汞循環機制研究獲進展

汞是一種全球性汙染物，大氣中的汞可通過乾濕沉降進入地表水和土壤，環境因素的變化可導致汞的轉化。從無機汞轉化而來的甲基汞（MeHg）可通過食物鏈進行生物積累，對人類健康構成威脅。微生物活動在汞生物地球化學循環中發揮關鍵作用，例如，merA基因編碼的汞還原酶能夠將Hg²⁺還原為Hg⁰。湖泊中的汞汙染影響沉積物微生物群落結構和功能。已有研究表明，長期的汞汙染會影響細菌、真菌群落組成及多樣性。

乾旱區的湖泊具有其特殊性，鹽鹼化程度高、藻菌生物膜廣布。藻菌生物膜衰亡之後是沉積物中有機質的重要補充。研究汞汙染條件下，鹽度和藻類生物質對沉積物微生物多樣性和汞循環基因豐度的影響，對分析乾旱區湖泊沉積物汞的生物地球化學循環具有重要意義。

中國科學院新疆生態與地理研究所環境汙染與生態修復實驗室副研究員宋文娟以乾旱區湖泊沉積物和湖泊水體為研究對象，室內模擬構建微宇宙實驗。採用qPCR技術，研究汞還原酶基因（merA）和汞甲基化基因（hgcA）的豐度；採用高通量測序的方法，研究微宇宙體系中微生物多樣性組成和組間的差異。

研究發現，沉積物中對汞還原和甲基化中起關鍵作用的是細菌而非古細菌。高含量的汞會降低merA和hgcA的豐度，且導致汞甲基化微生物（Ruminococcaceae，Bacteroidaceaceae和Veillonellaceae）的相對豐度增加；鹽度和藻生物質對汞循環基因的影響取決於基因類型和濃度；較高藻生物質輸入能夠增加merA豐度，降低hgcA豐度，且導致與汞循環有關的特定細菌群落的增加，從而提高參與有機物分解的細菌的豐富性。

相關研究成果以Effect of salinity and algae biomass on mercury cycling genes and bacterial communities in sediments under mercury contamination: Implications of the mercury cycle in arid regions為題，發表在Environmental Pollution上。研究工作得到國家自然科學基金和中科院青年創新促進會的支持。

不同汞汙染水平下細菌merA和hgcA基因豐度的變化

來源：中國科學院新疆生態與地理研究所