研究發現銻氧化依賴的化能自養固氮過程

　　廣東省科學院生態環境與土壤研究所研究員孫蔚旻團隊發現了銻氧化依賴自養固氮的全新生物地球化學過程，同時利用DNA-SIP和宏基因組分箱確定了微生物紅環菌科（Rhodocyclaceae）和根瘤菌科（Rhizobiaceae）參與此過程。相關研究發表于Environmental Science & Technology。

　　尾礦是典型的寡氮環境，氮的缺乏限制了微生物和植物的生長。在寡氮環境中，生物固氮是一種經濟有效的策略。前人研究證明尾礦中主要以化能自養型而非異養型固氮為主，化能自養型固氮菌可能利用礦區豐富的硫（S）、砷（As）和銻（Sb）進行自養固氮，并且砷污染環境中存在砷氧化依賴的化能自養固氮。

　　由于Sb和As具有相似的化學特性，受砷氧化自養固氮的啟發，我們假設銻污染環境中存在銻氧化固氮，使用銻污染的尾礦和土壤樣品建立微宇宙孵育實驗，利用DNA-SIP、宏基因組分箱、宏分析，驗證上述假設。

　　在微宇宙培養過程中，只有在添加Sb（III）后，觀察到生物固氮（固氮酶活性和15N分餾系數），證明存在銻氧化依賴的化能自養固氮。同時只有在添加Sb（III）后，nifH和aioA基因豐度隨著孵育時間顯著增加，且二者存在顯著的正相關。這說明有微生物參與了該地球化學過程。

　　DNA-SIP和宏基因組分箱證明紅環菌科（Rhodocyclaceae）和根瘤菌科（Rhizobiaceae）是潛在的銻氧化固氮菌。隨機森林分析表明，Sb、TOC和N是影響銻氧化固氮菌環境分布的主要環境因子。宏分析和場地活性調查證明銻氧化固氮在銻污染環境中廣泛存在，且銻氧化固氮菌存在環境生態位偏好性。