研究發現鐵礦物助力硝酸鹽還原亞鐵氧化菌生存的新策略

　　近日，廣東省科學院生態環境與土壤研究所研究員劉同旭團隊在國家自然科學基金等項目的資助下，研究發現鐵礦物助力硝酸鹽還原亞鐵氧化[Nitrate-reducing Fe(II) oxidation；NRFO]菌生存的新策略。相關成果發表于《地球化學與宇宙化學學報》（Geochimica et Cosmochimica Acta）。

　　中性厭氧亞鐵氧化菌是生態系統中鐵循環的重要驅動力。亞鐵氧化生成的次生礦物沉淀易于吸附在細胞表面，造成細胞結殼，對微生物反應活性產生抑制作用。光合型和微好氧型亞鐵氧化菌具有多種生物策略，能避免產生細胞結殼；NRFO菌則沒有防止結殼的機制，會在培養過程中因產生嚴重細胞結殼而大量死亡，卻普遍分布于多種中性厭氧環境中。NRFO菌如何在環境中避免細胞結殼對自身的傷害尚不明確。針鐵礦和磁鐵礦可由NRFO菌產生，并與其在環境中長期共存，可能是助力NRFO菌生存的關鍵因素。

　　針對這一科學問題，劉同旭團隊以模式NRFO菌Acidovorax sp. strain BoFeN1為研究對象，探究了針鐵礦和磁鐵礦對strain BoFeN1的影響作用。結果發現，兩種鐵礦物均能促進strain BoFeN1驅動的亞鐵氧化和硝酸鹽還原過程，且磁鐵礦的促進能力更強。電化學數據表明，針鐵礦和鐵礦物能夠降低亞鐵氧化還原電位和腐蝕電位，促進亞鐵反應活性。同時，細胞結殼現象在針鐵礦添加處理中顯著下降，在磁鐵礦處理組中幾乎沒有產生。鐵礦物的催化作用和作為次生礦物的成核位點作用，是促進strain BoFeN1反應活性、降低細胞結殼的關鍵原因。

　　該研究成果揭示了NRFO菌在環境中的一種生存新策略。該發現表明，NRFO菌驅動產生的鐵礦物對生物個體是短期有害的，但對于種群的長久發展卻是有益的。這些發現為進一步解析生態系統中微生物驅動的鐵循環過程提供了新的研究思路。