海洋所在詮釋深海錳結(jié)殼生物礦化研究中獲新突破
近日,海洋所在深海微生物參與錳結(jié)殼形成研究上取得新進展,相關(guān)成果以2篇研究論文分別刊發(fā)于國際TOP學(xué)術(shù)期刊Environmental Research和mBio。
錳結(jié)殼是一種廣泛分布于深海海底的固體礦產(chǎn)資源,其形成過程可能與深海特殊地質(zhì)環(huán)境中的物理化學(xué)條件或生物作用密切相關(guān),然而關(guān)于其具體成因在學(xué)界尚未形成統(tǒng)一的觀點。近年來研究發(fā)現(xiàn),微生物的礦化作用在錳結(jié)殼的形成中扮演關(guān)鍵角色,其效率遠(yuǎn)超物理化學(xué)過程(>105倍)而備受關(guān)注。
研究團隊從西太平洋海底獲得的錳結(jié)殼樣品中,分離獲得耐高濃度錳離子的深海鹽單胞菌(Halomonas sp. MNB13),研究結(jié)果表明:菌株MNB13的半胱氨酸代謝參與調(diào)控錳元素的成礦過程,并證實其下游產(chǎn)物H2S直接決定氧化錳的生成量。
研究團隊還獲得來自錳結(jié)殼樣品的另一菌株Georhizobium sp. MAB10,能夠耦合錳氧化和無氧光合作用進行生長,同時伴生出不溶性黑色錳氧化物。深入研究發(fā)現(xiàn),MAB10菌株具備無氧光合系統(tǒng),吸收近紅外光生成ATP。在加入二價錳離子后,還原力產(chǎn)量顯著增加,證實錳源電子可進入MAB10菌株呼吸電子傳遞鏈。此外,研究還定位了使二價錳氧化的關(guān)鍵蛋白,體外驗證了其錳氧化功能。

半胱氨酸代謝參與菌株MNB17的成礦類型

菌株MAB10錳氧化耦合無氧光合作用進行錳成礦
上述成果為微生物參與錳礦形成過程提供了直接實驗證據(jù),并詮釋了其作用機制。中國科學(xué)院實驗海洋生物學(xué)重點實驗室劉建國團隊的副研究員楊娜為上述論文通訊作者,中國地質(zhì)大學(xué)(北京)教授徐秀麗、中國科學(xué)院實驗海洋生物學(xué)重點實驗室副研究員張立濤、北京工商大學(xué)教授宋福行和澳大利亞Griffith University教授Linlin Ma參與研究并作出重要貢獻,中國科學(xué)院海洋研究所深海研究中心研究員張國良和“科學(xué)”號NORC2020-581航次人員在錳結(jié)殼樣品獲取中作出了重要貢獻,相關(guān)研究獲得中國科學(xué)院先導(dǎo)B和青島市自然科學(xué)基金原創(chuàng)探索項目資助。
論文鏈接:
Xiuli Xu, Fuhang Song, Guoliang Zhang, Linlin Ma, Na Yang. 2024. Proteomic insights into the response of Halomonas sp. MNB13 to excess Mn(II) and the role of H2S in Mn(II) resistance. Environmental Research. 246:118157.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935124000616?via%3Dihub
Xiuli Xu#, Litao Zhang#, Fuhang Song, Guoliang Zhang, Linlin Ma, Na Yang. 2024. Genomic insights into the alphaproteobacterium Georhizobium sp. MAB10 revealed a pathway of Mn(II) oxidation-coupled anoxygenic photoautotrophy: a novel understanding of the biotic process in deep-sea ferromanganese nodule formation. mBio. 10.1128/mbio.02675-24.
https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.02675-24
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