科學(xué)家從酶學(xué)角度探究微生物對恢復(fù)土壤和植物健康作用

1月11日，記者從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國家重點(diǎn)實驗室王革嬌教授領(lǐng)銜的環(huán)境微生物課題組，日前在知名國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表一項關(guān)于假單胞菌菌劑對重金屬鎘污染鈍化的最新研究成果，闡明了假單胞菌菌劑通過新型鎘結(jié)合蛋白去除鎘的分子機(jī)制及菌劑對促進(jìn)植物和土壤健康與降低鎘含量的積極作用。

王革嬌課題組從鎘污染農(nóng)田土中分離鑒定了一株鎘抗性細(xì)菌假單胞菌B7，該細(xì)菌培養(yǎng)后，可完全去除溶液中的鎘離子。采用差異蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)，鎘離子能夠顯著激活一種碳酸酐酶的表達(dá)，命名為CadW。

隨后，通過體內(nèi)與體外實驗證明，該蛋白能提高細(xì)菌對鎘離子的抗性，且能夠與鎘離子特異性結(jié)合從而將鎘離子固定在細(xì)胞內(nèi)部，其中123位的組氨酸為其保守的鎘離子結(jié)合位點(diǎn)。

據(jù)介紹，研究人員將該微生物菌劑結(jié)合化學(xué)修復(fù)劑硅酸鹽應(yīng)用于鎘污染白菜盆栽實驗中，發(fā)現(xiàn)該微生物菌劑結(jié)合硅酸鹽可以有效地鈍化土壤中的鎘，減少植物對鎘離子的吸收，使白菜地上部分鎘含量下降了34%，達(dá)到安全可食用范圍。植物酶活與土壤酶活分析，發(fā)現(xiàn)該混合菌劑可以緩解化學(xué)修復(fù)劑硅酸鹽對植物和土壤的不利影響，具有增強(qiáng)植物與土壤健康的作用。

該課題組闡明了細(xì)菌中一種新型的鎘鈍化機(jī)制，從酶學(xué)角度探究微生物對恢復(fù)土壤和植物健康的重要作用。其研究結(jié)果為理解微生物介導(dǎo)的環(huán)境中鎘鈍化邁出了重要一步，為微生物菌劑在鎘污染修復(fù)中的作用提供重要理論價值和應(yīng)用潛力。

據(jù)悉，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院武士娟博士為第一作者、王革嬌教授與史凱祥副研究員為共同通訊作者，該工作得到國家自然科學(xué)基金的資助。