【摘 要】
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环境中普遍存在的锰氧化物（三价和四价）具有较强的氧化性和吸附性,是物质转化和元素地球化学循环的重要影响因素,主要来源于微生物的锰氧化过程。环境中微量污染物种类日益增多,鉴于许多研究报道微量污染物对环境微生物群落和功能有复杂的影响,因此有必要探究典型微量污染物对环境中锰氧化过程的影响,以此考察微量污染物的部分环境效应。本课题选取适应性强且锰氧化稳定的Pseudoxanthomonas mexican
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“微生物锰氧化基因的扩充及表达调控”（项目编号:5217100503）；
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环境中普遍存在的锰氧化物（三价和四价）具有较强的氧化性和吸附性,是物质转化和元素地球化学循环的重要影响因素,主要来源于微生物的锰氧化过程。环境中微量污染物种类日益增多,鉴于许多研究报道微量污染物对环境微生物群落和功能有复杂的影响,因此有必要探究典型微量污染物对环境中锰氧化过程的影响,以此考察微量污染物的部分环境效应。本课题选取适应性强且锰氧化稳定的Pseudoxanthomonas mexicana S5-3?5X菌株,考察了19种微量污染物在不同浓度下对锰氧化菌株的Mn（II）氧化活性的影响。研究发现120 nm粒径25-100 mg/L的聚苯乙烯纳米塑料、30-270μg/L的糖尿病药物（SIT）、抗结核病药物（CPL）、喹诺酮类药物（ENR,LEV）、大环内酯类药物（EM）、四环素类药物（TC）、磺胺类药物（SMX）、β-内酰胺类药物（AMP）、氨基糖苷类药物（SPE,SM,GM）、咪唑类药物（IMI、LE）对菌株的锰氧化过程均有促进效果。可见,不同类型微量污染物可能普遍促进微生物的锰氧化活性。进一步通过转录组学探究了2种典型抗生素促进锰氧化菌株的Mn（II）氧化活性的机理。转录组分析发现与对照组相比,90μg/L磺胺甲恶唑（SMX）、10μg/L左氧氟沙星（LEV）分别有34和156个基因差异表达,分析结果表明LEV与SMX促进菌株的锰氧化活性机理不尽相同,锰氧化过程与细胞运动、碳代谢、电子传递、铁代谢过程可能协同响应抗生素的胁迫。考虑到抗生素介导菌株超氧自由基大量产生的时间与锰氧化发生时间并不完全一致,并且加入SOD抑制超氧间接氧化Mn（II）的过程之后锰氧化活性仍然表现为LEV＞SMX＞空白组,因此结合转录组分析认为抗生素LEV、SMX可能通过促进锰氧化蛋白Mop A的合成促进锰氧化。本课题的研究揭示了以抗生素为代表的微量污染物在低浓度（μg/L）下普遍可以促进锰氧化菌株的Mn（Ⅱ）氧化过程的作用规律,初步分析了抗生素促进Mn（Ⅱ）氧化的作用机理。该研究发现有助于加深对环境中微量污染物和锰氧化功能菌相互作用的认识。
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