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EST中科院南土所：NMT验证根瘤促多氯联苯降解
转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟
基本信息
主题：NMT验证根瘤促多氯联苯降解
期刊：Environmental Science and Technology
影响因子：6.653（2018年）
研究使用平台：NMT植物-微生物互作创新平台
标题：Coupling between Nitrogen Fixation and Tetrachlorobiphenyl Dechlorination in a Rhizobium−Legume Symbiosis
作者：中科院南京土壤研究所滕应、骆永明、王笑咪
检测离子/分子指标
Cl-
检测样品
紫苜蓿根
中文摘要（谷歌机翻）
豆科植物根瘤菌共生酶有潜力修复被氯代有机化合物污染的土壤。在这里，紫花苜蓿和苜蓿中华根瘤菌之间的共生模型被用来探讨共生氮固定与四氯联苯多氯联苯77（PCB 77）转化之间的关系。用5 mg L-1 PCB 77预处理45日龄的幼苗5 d。在补充了PCB的节结中，添加固氮钼酸盐后脱氯作用增强了7.2倍，并减少了PCB 77的组织积累（根部增加了96%，根瘤减少了93%）。相反，暴露于固氮酶抑制剂（硝酸盐）或具有固氮酶缺陷的共生体（nifA突变体）的植物中的脱氯作用分别降低了29%和72%。在固氮条件下，在根瘤和根中检测到一系列脱氯产物（联苯，甲基联苯，羟基联苯和三氯联苯衍生物）。固氮酶衍生的氢和血红蛋白的表达水平与结节脱氯率呈正相关，表明减少的环境促进了PCB脱氯。本研究的发现首次证明了共生固氮作用是四氯联苯脱氯的驱动力。反过来，这为使用根瘤菌增强卤代有机化合物的植物修复开辟了新的可能性。
离子/分子流实验处理
多氯联苯（PCB，一种人类致癌物和环境毒素的持久性有机污染物）处理5 d后，用不同的药剂（10 mM KNO3、10 mM KNO2和0.25 mM Na2MoO4）处理植物5 d。
离子/分子流实验结果
通过对Cl-的净流速进行量化，测定了由PCB 77补充的微好氧根瘤的脱氯活性（图1B）。PCB的添加导致菌株WT接种根瘤中Cl-外排速率明显增加（P＜0.05），表明该化合物在微氧类细菌内被脱氯。与N2固定活性一致，MoO42-处理后相对于对照，Cl-外排速率增加了7.2倍（P <0.05）。相比之下，添加NO3-后，Cl-的平均外排速率与对照（WT+PCB）相比降低了29%（P <0.05），而在NO2-处理后，其Cl-外排速率的平均值仅略有变化（P>0.05）。在植株中缺少缺乏固氮酶活性的nifA突变体的植株中，Cl-外排速率比WT处理低72%（P<0.05）。然而在突变组中，PCB处理后，Cl-外排没有显著增加（P>0.05），表明在这些条件下脱氯作用可能很弱。
图1.紫苜蓿根瘤净Cl-流速。正值代表Cl-外排，负值代表Cl-吸收。
注：WT代表接种苜蓿中华根瘤菌NM野生型的紫苜蓿；Smy代表接种苜蓿中华根瘤菌NM nifA突变体的紫苜蓿。
文章简介
2018年年初，中科院南京土壤研究所滕应研究员、骆永明研究员针对植物修复多氯联苯（PCBs）污染的研究成果，在Environmental Science &Technology (IF 6.653)上发表，研究标题为“Coupling between nitrogen fixation and tetrachlorobiphenyl dechlorination in a rhizobium-legume symbiosis”。这是利用非损伤微测技术开展植物修复PCBs污染研究的第一篇文章。
PCBs的化学性质非常稳定，很难在自然界分解，属于持久性有机污染物的一类，多用于电力设备，如含有多氯联苯的电容器、电压器等。目前处理PCBs的方法主要有掩埋法、微生物去除法、化学法、物理法、焚烧法、植物根际修复法。其中，植物根基修复法是当下兴起的一种新修复方式，是利用植物与根际微生物的相互作用来降解多氯联苯，修复效果明显。
根瘤是豆科植物的固氮组织，其中定殖的根瘤菌能够固氮。课题组前期研究发现，紫花苜蓿的根瘤，能够富集有机污染物PCBs。在本研究中进一步发现，根瘤固氮能力的提高，能够促进PCBs的脱氯和降解转化。其中，脱氯效果的鉴定，除了采用了传统的脱氯产物检测进行确定外，还创新性的利用非损伤微测技术，测定了苜蓿根瘤Cl-的释放量，直接反映出脱氯效果。
仪器采购信息
据中关村NMT产业联盟了解，江苏地区的中国科学院南京土壤研究所于2017年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.7b05667
关键词：固氮；根瘤菌；多氯联苯；植物修复；脱氯
