作者:李继兵等 来源:《环境科学与技术》 发布时间:2022/4/1 12:17:43
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单细胞水平上研究不可培养功能微生物技术获进展

 

相关研究以副封面文章的形式发表于《环境科学与技术》。 课题组供图

中国科学院广州地球化学研究所李继兵副研究员、罗春玲研究员等科研人员,研究发展了MMI-SIP-RACS技术,实现了单细胞水平上对PAHs降解微生物的原位富集、识别和分离。相关研究近日以副封面文章的形式发表于《环境科学与技术》(Environmental Science & Technology)杂志。

传统的DNA-稳定同位素探针(DNA-SIP)技术,可识别真实环境中发挥降解作用的功能微生物。但是,DNA-SIP技术只能获得功能微生物的部分DNA信息,从群落水平上解析其物种组成,难以做到单一功能微生物的分离,无法对功能基因和代谢通路进行研究。这限制了这些具有降解功能的微生物在环境污染治理中的应用。在此背景下,如何锚定并精准分选功能微生物细胞,获取基因组信息,进而揭示其代谢特征、挖掘其原位修复潜力,已成为环境微生物研究的热点和难点。

研究人员尝试将磁性纳米颗粒介导分离技术(MMI)、DNA-SIP和单细胞拉曼分选(RACS)技术联用,发展了MMI-SIP-RACS技术。他们以石油污染水体中的菲为研究对象,运用MMI技术富集降解功能微生物细胞,借助SIP和RACS技术锁定和分离目标微生物细胞,进而在单细胞水平上探索了这些细胞的遗传特征及降解机制。

该研究显示,MMI-SIP-RACS显著富集了菲降解菌,并实现了代表性功能微生物单细胞的有效分离。SIP扩增子测序、拉曼光谱中单细胞的13C移位及单细胞基因组测序等结果,综合证实新鞘脂菌(Novosphingobium sp.)是参与污水中原位降解菲的功能微生物。

该研究并成功重建了Novosphingobium微生物细胞的菲代谢途径,解析了菲双加氧酶(Phn)、萘双加氧酶(Nah)基因等多个新型PAHs降解基因。

该研究所研发的MMI-SIP-RACS新方法,实现了单细胞水平上对PAHs降解微生物的原位富集、识别和分离,并将特定微生物细胞的功能与基因型直接联系起来,是有效分离真实环境中有机污染物降解微生物细胞的新工具。

该研究工作得到国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划、广州地化所“涂光炽优秀青年学者”(A类)等项目的联合资助。(来源:中国科学报 朱汉斌)

相关论文信息:https://doi.org/10.1021/acs.est.1c04952

 
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