广州地化所应用稳定同位素探针技术在苯并芘(BaP)环境行为与归宿方面取得新进展

  

  多环芳烃(PAHs)由于其持久性、生物富集效应和三致作用,对人类健康和生态环境构成极大威胁。其中,高环PAHs的高生物毒性和低生物可利用性使其具有高残留和高风险的特点,其环境行为和自然衰减逐渐成为当前研究热点。微生物降解是环境PAHs自然衰减的重要途径,也是PAHs污染土壤的主要修复手段。现阶段PAHs降解微生物的研究主要针对低环PAHs,依靠传统分离培养技术,其环境降解和代谢途径已相对清晰。而高环PAHs的环境行为由于缺乏有效的技术手段,迄今仍属探索阶段。

  近期,以广州地化所罗春玲研究员为核心的研究团队首次成功应用不基于培养的DNA稳定同位素探针技术(DNA-SIP),识别土壤中BaP(高环PAHs)的环境归宿,鉴定影响其环境行为的不可培养微生物和功能基因,并揭示PAHs代谢核心中间产物水杨酸对BaP环境行为的影响存在地理空间特异性。该研究首次发现Terrimonas属微生物具有BaP降解能力;特定地理地区土壤添加水杨酸后,其降解功能微生物转变为Oxalobacteraceae科(图1 CD);发现新型多环芳烃双加氧酶基因PAH-RHDɑ-MKM267486)(图2),并利用实时荧光定量PCR揭示BaP环境行为与降解功能基因之间的关系。

  该项研究得到国家自然科学基金的资助,相关成果已于近日发表于Applied and Environmental Microbiology81:7368 –7376 

  Song, Mengke; Luo, Chunling; Jiang, Longfei; Zhang, Dayi; Wang, Yujie; Zhang Gan; 2015. Identification of benzo[a]pyrene-metabolizing bacteria in forest soils by using DNA-based stable-isotope probing. Applied and Environmental Microbiology, 81: 7368 –7376. 

  目前,该研究团队将稳定同位素探针、不可培养微生物磁性捕获、单细胞拉曼光谱和高通量测序技术相结合,在群落结构和单细胞水平上,对土壤中典型持久性有机污染物(POPs)的环境行为和归宿开展研究,为污染土壤的微生物生态学和生物修复技术提供生物资源和理论依据。 

   

  1森林土壤中的BaP降解菌以及水杨酸对降解菌的影响。A:未添加水杨酸的百草洼森林土壤;B:添加水杨酸的百草洼森林土壤;C:未添加水杨酸的帽儿山森林土壤;D:添加水杨酸的帽儿山森林土壤 

   

  2 帽儿山森林土壤中PAH-RHDɑ-M基因的变化。A:添加水杨酸的帽儿山森林土壤;B:未添加水杨酸的帽儿山森林土壤 

    

  有机地球化学国家重点实验室&广州地化所科技处 供稿 

    

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