近日,中国科学院遗传发育所农业资源研究中心李小方团队联合汉阳大学Byong-Hun Jeon团队在环境领域著名学术期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Integrative chemical and omics analyses reveal copper biosorption and tolerance mechanisms of Bacillus cereus strain T6”的研究论文。该研究通过化学和基因组学、转录组学和代谢组学联合分析,对新分离到的铜超抗性和富集Bacillus cereus菌株T6进行了表征,从细胞层次构建了铜抗性和富集机理模式图。这种多手段系统层次的表征为重金属吸附细胞全局调控、创制新颖生物吸附材料提供了蓝图。
重金属不能被生物降解,具有生物累计和放大等特点,一直是全球环境污染研究的焦点。由于在养殖业、农业中的广泛应用和冶炼厂的排放,铜(Cu)成为近年来备受关注的主要重金属之一。与传统的物理化学修复技术不同,微生物修复具有低成本、高效、无二次污染等优点,在重金属污染修复方面展示出很大的应用潜力。本研究从Cu污染土壤中分离了一株Cu抗性菌,该菌株为杆状、兼性厌氧的革兰氏阳性菌。基于测序和性状结果,将该菌株命名为Bacillus cereusstrainT6。该菌株对Cu有很强的抗性,最小抑制浓度为4.0 mM Cu,明显强于其他菌株对Cu的抗性。该菌株对Cu的去除率高,表面吸附和胞内累积在高浓度胁迫时同时发挥功能。转录组学和代谢组学分别检测到362个差异表达基因和60个显著改变的代谢物。多组学(基因组学、代谢组学、转录组学)分析结果表明,Cu暴露诱导了Cu转运和铁稳态相关基因的生成,同时抑制了反硝化途径,导致与金属转运载体、细胞膜重组和抗氧化活性相关代谢产物的积累。
中科院农业资源研究中心吴萍副研究员为论文第一作者,李小方研究员为通讯作者,韩国汉阳大学Byong-Hun Jeon为共同通讯作者,本研究得到了国家自然基金青年基金(NO.42007355)、河北杰出青年基金(D2018503005)和国家重点研发计划项目(2018YFD0800306)的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129002
基于多组学和物理化学手段联合表征获得的菌株T6细胞尺度铜胁迫响应机制图