广东省科学院生态环境与土壤研究所孙蔚旻研究员团队发现了锑氧化依赖自养固氮的全新生物地球化学过程，同时利用DNA-SIP和宏基因组分箱确定了微生物Rhodocyclaceae和Rhizobiaceae参与此过程。
尾矿是典型的寡氮环境，氮的缺乏限制了微生物和植物的生长。在寡氮环境中，生物固氮是一种经济有效的策略。前人研究表明，尾矿中主要以化能自养型而非异养型固氮为主，化能自养型固氮菌可能利用矿区丰富的硫（S）、砷（As）和锑（Sb）进行自养固氮，并且砷污染环境中存在砷氧化依赖的化能自养固氮。由于Sb和As具有相似的化学特性，受砷氧化自养固氮的启发，孙蔚旻研究员团队假设锑污染环境中存在锑氧化固氮，使用锑污染的尾矿和土壤样品建立微宇宙孵育实验，综合运用DNA-SIP、宏基因组分箱、Meta分析等手段，验证了上述假设。
尾矿、土壤和河流沉积物中锑氧化自养固氮过程
通过研究发现，在微宇宙培养过程中，只有在添加Sb(III)后，观察到生物固氮（固氮酶活性和15N分馏系数），证明存在锑氧化依赖的化能自养固氮。同时只有在添加Sb(III)后，nifH和aioA基因丰度随着孵育时间显著增加，且二者存在显著的正相关，说明有微生物参与了该地球化学过程。DNA-SIP和宏基因组分箱证明，Rhodocyclaceae和Rhizobiaceae是潜在的锑氧化固氮菌。随机森林分析表明，Sb、TOC和N是影响锑氧化固氮菌环境分布的主要环境因子。Meta分析和场地活性调查证明锑氧化固氮在锑污染环境中广泛存在，且锑氧化固氮菌存在环境生态位偏好性。
相关研究成果近日发表于国际环境科学期刊Environmental Science & Technology（IF=14.224）。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.2c06424
（省科学院土壤环境所/供稿）
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