近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所退化及污染農(nóng)田修復(fù)創(chuàng)新團隊取得新進展,發(fā)現(xiàn)了真核類微生物抗砷的新機制。相關(guān)研究成果以封面論文形式發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)(Environmental Science & Technology)》上。
稻田淹水栽培條件下,水稻更易于累積甲基態(tài)砷和毒性相對更高的亞砷酸鹽,造成水稻籽粒砷超標以及水稻直穗病發(fā)生,嚴重威脅農(nóng)產(chǎn)品安全和人體健康。根際是水稻吸收砷的熱點區(qū)域,也是各類微生物聚集的活躍區(qū)域。然而,水稻根際真核類微生物如何應(yīng)對稻田砷毒害的過程了解甚少,如何利用抗砷微生物發(fā)展污染農(nóng)田綠色修復(fù)技術(shù)仍值得深入探索。
該研究發(fā)現(xiàn)了一種源自棘孢木霉的新型金屬結(jié)合蛋白,這種蛋白具有相對更強的亞砷酸鹽和還原態(tài)一甲基砷結(jié)合能力和穩(wěn)定性,攜帶該蛋白編碼基因的重組大腸桿菌能夠更好地抵抗環(huán)境砷脅迫,通過促進微生物胞內(nèi)砷累積,有效緩解稻田土壤中砷對微生物及水稻生長的毒害。利用基因敲除的方法,進一步明確了該蛋白結(jié)合亞砷酸鹽和還原態(tài)一甲基砷的特定半胱氨酸位點。利用全國14個典型農(nóng)區(qū)水稻根際土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn),該蛋白編碼基因在稻田土壤中廣泛分布,且隨著土壤空隙水中砷含量增加其表達量顯著上升。該結(jié)果進一步證明了源自真菌的抗砷基因在土壤-水稻體系對砷的解毒效應(yīng),有助于今后通過生物工程菌構(gòu)建、功能基因根際擴繁等方式開展砷污染農(nóng)田綠色修復(fù)。
該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目的支持。(通訊員 王佳)
原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c1104