[张贴报告]土壤中多金属耐性菌对Cd(II)的群体感应响应与重金属钝化能力变化

土壤中多金属耐性菌对Cd(II)的群体感应响应与重金属钝化能力变化
编号：657 稿件编号：3810 访问权限：私有 更新：2023-04-08 16:31:13 浏览：413次 张贴报告

报告开始：2023年05月06日 08:15 （Asia/Shanghai）

报告时间：1min

所在会议：[SP] 张贴报告专场 » [SP-19-1] 19、土壤科学与环境健康

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摘要
多金属耐性细菌(metal-tolerant bacteria, MTB)在辅助植物稳定修复Cd(II)污染土壤过程中发挥着重要作用。然而，进入污染土壤环境的功能微生物面临着各种生物与非生物胁迫，存在着定殖密度低、修复效果不稳定等问题，制约该技术的应用与推广。群体感应是微生物间基于信号传递以感知群体密度与环境因素变化的自响应系统，此前已被证实与细菌多个生理与代谢过程存在调控关系，是细菌功能的重要调控枢纽。近期有研究表明群体感应系统与细菌的适应性机制存在一定内在调控关系，即胁迫条件下，MTB可能通过群体感应响应从而改变其重金属钝化能力，但目前MTB对Cd(II)的群体感应响应机制尚未明晰。此外，在土壤定殖的MTB中近80-90%黏附在矿物表面，对于MTB与矿物的黏附行为能否缓解Cd(II)的胁迫仍未有定论。因此，本研究以具有多金属耐性的革兰氏阴性耐性菌为研究对象，对上述研究空缺开展对应的研究。
基于LC-MS/MS对两株MTB菌CV和PF的信号分子进行鉴定，确认CV的AHL类信号为C10-HSL，PF的AHL类信号为3-oxo-C10-HSL，两种信号分子在培养基条件下稳定性中等。在无菌条件下，Cd(II)可诱导C10-HSL加速淬灭；MTB菌CV在Cd(II)诱导下信号分泌存在“低促高抑”现象。但Cd(II)梯度处理下对3-oxo-C10-HSL稳定性和MTB菌PF信号分泌均无显著影响。转录组分析结果表明CV与PF在低浓度诱导下主要以外排为主要解毒方式，而在较高浓度胁迫下CV菌主要通过上调群体感应受体基因cviR，同时改变调控通路，降低毒素合成基因vioB和部分能耗功能基因表达，提高体内相关还原酶基因表达以应对氧化损伤。而PF菌则主要通过介导中游群感的Pqs调控系统，同时提高外排泵、甲基转移酶等功能以解毒。
在对于MTB菌与矿物的黏附行为能否缓解Cd(II)的胁迫研究中发现，较单一MTB菌或矿物组分而言，菌体-矿物复合体形成后Cd(II)在菌体胞内积累或矿物晶格置换的比例降低，表面离子交换、物理吸附方式的占比均有所上升，并且高Cd(II)浓度下其胞内积累作用增幅较小，更多的 Cd(II)结合于复合体表面。即菌体-矿物复合体的形成阻碍了 Cd(II)向细菌体内转移，可在一定程度上保护菌体细胞，有利于菌体在Cd(II)污染土壤环境下生存。研究结果有助于揭示Cd(II)污染土壤微生物群体感应介导的生存策略，可为土壤重金属污染植物-微生物联合稳定修复提供新思路和理论依据。
 
关键字
土壤微生物,土壤重金属修复,群体感应,红壤矿物,重金属钝化
报告人
李雅莹
广东省农业科学院农业资源与环境研究所

稿件作者
李雅莹 广东省农业科学院农业资源与环境研究所
俸文玲 中山大学
林芷昀 中山大学
王诗忠 中山大学
仇荣亮 华南农业大学
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