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成都生物所在不同温度胁迫下Rhodococcus响应机制方面取得进展

文章来源:成都生物所 发表时间:2019-10-08

  Rhodococcus广泛用于环境污染生物修复,如异源物质的降解、重金属吸附、还原及生物脱硫等。因此,Rhodococcus被认为是原位生物修复的最佳候选菌株之一。通常,微生物在实验室条件下都能有效的去除污染物,然而微生物在原位生物修复过程中常常会遭受到各种各样的胁迫限制。非生物胁迫是一个值得注意的方面,它不仅会破坏微生物的稳态,而且还会影响到细胞的生物学功能。例如,低温,常见典型的非生物胁之一,地球生物圈内超过80%地区被低温覆盖,并且大多数地区的气温随着季节变化而变化。因此,研究Rhodococcus在不同温度胁迫下的响应机制对环境原位修复具有重要的潜在意义。 

  中国科学院成都生物研究所环境治理与食品安全领域王臣博士以苯胺高效降解菌株Rhodococcus sp. CNS16(GenBank No.MH879823.1)为研究对象,对其施加不同温度梯度胁迫(30℃、20℃、10℃)从细胞形态变化、脂肪酸组分变化及转录组响应三个方面研究了该菌株的适应机制。研究表明,与30℃条件下相比,CNS16菌株在20℃、10℃条件下细胞形态由短杆状变为长杆状甚至不规则形状,不饱和脂肪酸比例上调。转录组数据研究表明,肽聚糖合成酶基因显著下调表达、丝状温度敏感基因(Fts)显著上调表达可能与细胞形态变化相关;不饱和脂肪酸合成基因组显著上调表达可能与脂肪酸组份变化密切相关。本研究也阐述了Rhodococcus在温度胁迫下抗氧化系统的响应机制:在20℃、10℃条件下,CNS16失去了过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶的活性,但硫氧还蛋白依赖性过氧化物酶基因显著上调表达可能有利于CNS16在温度胁迫环境中抵抗氧化胁迫。同时10℃条件下,类胡萝卜素和维生素B2合成基因也显著上调表达也可能参与抵抗氧化应激。此外,氨基酸代谢、辅酶和维生素代谢、ABC运输和能量代谢的响应也协同参与了抗环境压力。本研究为Rhodococcus在低温下调控苯胺的降解提供了理论依据。 

  该研究成果以Adaptation mechanisms of Rhodococcus sp. CNS16 under different temperature gradients: Physiological and transcriptome (DOI:10.1016/j.chemosphere.2019.124571)为题,发表在国际环境科学与生态学领域期刊Chemosphere上。中国科学院成都生物研究所王臣博士为论文第一作者,谭周亮研究员为论文通讯作者。本研究得到中国科学院成都生物研究所环境与应用微生物学重点实验室开放研究基金计划项目、四川省重点研发计划项目以及中国科学院青年创新促进会项目的支持。 

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