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安全与环境工程2025年第03期:基于高通量测序的Cr(Ⅵ)污染地下水中微生物群落结构和基因表达

来源:期刊VIP网 时间:


作者:韦雨杰;姜伟男;沈晓芳;董维红;

单位:吉林大学建设工程学院;吉林大学水资源与环境研究所;中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司;

摘要:铬(Cr)作为工业生产中的重要原料,大量Cr伴随废液排入地下水中,导致地下水遭受Cr(Ⅵ)污染。地下水中的Cr(Ⅵ)污染可以通过生物降解作用进行修复,但是目前生物降解修复Cr(Ⅵ)污染地下水的过程中微生物群落结构和基因表达机制尚不清楚。从某合金厂周边Cr(Ⅵ)污染地下水中分离培养Cr(Ⅵ)降解菌,采用室内实验与高通量测序相结合的手段,探究Cr(Ⅵ)对地下水中微生物群落结构和基因表达的影响,揭示生物降解修复Cr(Ⅵ)污染地下水过程中微生物群落结构变化和基因表达的机制。结果表明:Cr(Ⅵ)污染地下水中存在多种Cr(Ⅵ)耐受菌,主要优势菌种为气单胞菌属(Aeromonas)、代尔夫特菌属(Delftia)和沙雷菌属(Serratia),这些微生物对Cr(Ⅵ)的降解率随着Cr(Ⅵ)浓度的增高而降低;微生物在Cr(Ⅵ)的刺激下,与物质能量运输相关的基因以及与细胞膜组分相关的基因的表达存在较大的差异,甲基丙二酸半醛脱氢酶和丙二酸半醛脱氢酶的表达显著上调,促进微生物将剧毒的Cr(Ⅵ)还原成低毒性的Cr(Ⅲ),使微生物在高浓度的Cr(Ⅵ)中存活。该研究结果可为微生物修复地下水中Cr(Ⅵ)污染提供科学依据。

关键词:地下水;;铬污染;;微生物群落结构;;差异基因表达

基金资助:国家重点研发计划项目(2018YFC1800901)