近日，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砷氧化驅動生物固氮的全新生物地球化學過程。同時，該團隊利用DNA-SIP和宏基因組分箱，確定了微生物Serratia（沙雷氏菌）參與了此過程及相應代謝途徑。相關研究發表于《環境科學與技術》。
尾礦是一種極端寡氮環境。生物固氮在提供生物氮中起重要作用，特別是在寡營養環境。有研究指出，一些尾礦中砷的濃度相對較高，將為生物固氮提供除還原硫或有機物之外的額外電子供體，但這種生物地球化學過程尚未被報道或鑒定。基于此觀點，研究人員對該過程進行了假設，認為砷氧化依賴的生物固氮可能發生在尾礦和其他富砷環境中。
為驗證假設，研究人員選取了部分尾礦樣品建立微宇宙實驗。經實驗發現，在微宇宙培養過程中，添加As(III)后的樣品，可觀察到生物固氮和砷氧化活性，且只有在添加As(III)后，nifH和aioA基因豐度會隨孵育時間顯著增加，二者存在顯著的正相關；而未添加As(III)的，則無生物固氮和砷氧化活性。因此，研究人員認為尾礦中存在砷氧化依賴的生物固氮過程，并有微生物參與了該地球化學過程。
此外，研究人員相繼利用DNA-SIP、擴增子測序和宏基因組學，進一步證明了Serratia參與砷氧化依賴的生物固氮過程。
相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.1c06857
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