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      記者專欄
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      綠僵菌雙基因聯(lián)手,化汞于“無形”

      2022-12-01 08:00 來源:科技日?qǐng)?bào)

        基因MMD與甲基汞相關(guān),它能產(chǎn)生脫甲基酶,將劇毒的甲基汞降解為二價(jià)汞的形態(tài);而基因MIR則能產(chǎn)生汞離子還原酶,讓二價(jià)汞再轉(zhuǎn)化為零價(jià)汞,汞的毒性進(jìn)一步降低,且容易揮發(fā)到空氣中,從而被活性炭吸附后輕松去除。

        ◎洪恒飛 周 煒 本報(bào)記者 江 耘

        近日,《美國科學(xué)院院刊》在線發(fā)表了浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院方衛(wèi)國教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),綠僵菌的MMD基因和MIR基因聯(lián)手能將土壤和水體中劇毒的甲基汞和二價(jià)汞一步步轉(zhuǎn)化為低毒易揮發(fā)的零價(jià)汞,從而揭示了綠僵菌抗汞能力的遺傳和生化機(jī)制,可為汞污染治理提供更有效、更安全的生物修復(fù)方法。

        兩個(gè)基因聯(lián)手完成二次脫汞

        綠僵菌是一種真菌,活躍于植物根系,能把土壤中的磷元素提取出來,供植物吸收,并幫助植物抵御一些微生物病原菌的侵襲。植物也會(huì)將制造的葡萄糖“回贈(zèng)”給綠僵菌。

        “在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,它也是一種廣泛使用的生物殺蟲劑。”方衛(wèi)國說,如果你在田間看到發(fā)霉的綠色昆蟲“干尸”,大概率是綠僵菌干的。

        在以往的研究基礎(chǔ)上,該團(tuán)隊(duì)在綠僵菌中發(fā)現(xiàn)了MMD和MIR兩個(gè)抗汞基因。地球上的150多萬種真菌中,同時(shí)擁有這兩個(gè)基因的物種很少見。

        方衛(wèi)國介紹,基因MMD與甲基汞相關(guān),它能產(chǎn)生脫甲基酶,將劇毒的甲基汞降解為二價(jià)汞的形態(tài);而基因MIR則能產(chǎn)生汞離子還原酶,讓二價(jià)汞再轉(zhuǎn)化為零價(jià)汞,使汞的毒性進(jìn)一步降低,且容易揮發(fā)到空氣中,從而被活性炭吸附后輕松去除。

        該團(tuán)隊(duì)通過設(shè)置對(duì)照試驗(yàn),在每升培養(yǎng)基中倒入10毫克的甲基汞,模擬汞污染的重災(zāi)區(qū),并“派出”敲除抗汞基因、野生、加強(qiáng)抗汞基因三類綠僵菌進(jìn)行測試。

        結(jié)果顯示,野生綠僵菌能夠在汞污染重災(zāi)區(qū)基本正常生長,不受妨礙;敲除抗汞基因的綠僵菌則奄奄一息,生存半徑明顯萎縮,最終“中毒身亡”;抗汞基因加強(qiáng)版的綠僵菌,則表現(xiàn)出了比野生綠僵菌更強(qiáng)的生命力。

        綠僵菌治污應(yīng)用前景可觀

        汞污染嚴(yán)重威脅人類健康和糧食安全。方衛(wèi)國介紹,汞有不同類型的化合物和單質(zhì),毒性各不相同,其中毒性最強(qiáng)的當(dāng)屬甲基汞。這種汞進(jìn)入人體后會(huì)遍布全身各器官組織,損害神經(jīng)系統(tǒng),造成不可逆的損傷。目前,環(huán)境中的汞污染治理主要采用物理吸附、植物吸附等方式,但效果并不理想。

        該研究團(tuán)隊(duì)在綠僵菌身上看到了新的希望。綠僵菌維護(hù)成本很低,可依靠植物根系分泌的營養(yǎng)物質(zhì)生長繁殖,具有一次釋放、長期治理的優(yōu)點(diǎn)。

        “我們做了一組回補(bǔ)實(shí)驗(yàn),將兩個(gè)抗汞基因重新補(bǔ)回基因敲除的綠僵菌后,它們的抗汞性能又回來了。”方衛(wèi)國說,研究證實(shí),兩個(gè)基因“聯(lián)手”巧妙地化汞于“無形”。

        除此之外,由于玉米對(duì)甲基汞沒有招架之力,該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開展了“盆栽玉米試毒”實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在綠僵菌的護(hù)佑下,土壤中的甲基汞層層消解,減少了汞進(jìn)入植物體內(nèi)的機(jī)會(huì)。10天以后,盆栽玉米中的汞已不見蹤影,玉米長勢良好。

        “這證明了與植物共生的綠僵菌可修復(fù)土壤中的汞污染,降低植物的汞累積,促進(jìn)植物健康與生長。”方衛(wèi)國介紹,將綠僵菌菌絲投入水中,也可以修復(fù)淡水和海水中的汞污染。讓綠僵菌在廣袤的農(nóng)田和山林中參與污染土壤治理,將會(huì)是一種可行性很高的土壤汞污染微生物修復(fù)方法。

        “目前,我們?yōu)樵擁?xiàng)成果申請(qǐng)了多項(xiàng)國內(nèi)外專利,并正在開展相關(guān)的田間試驗(yàn)。”方衛(wèi)國說,“由于綠僵菌是一種生物防治劑,在生態(tài)環(huán)境中的安全性已經(jīng)得到證實(shí),且它的批量生產(chǎn)技術(shù)也已成熟,因此從實(shí)驗(yàn)室到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的距離并不遙遠(yuǎn)。”

      (責(zé)任編輯:歐云海)

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      綠僵菌雙基因聯(lián)手,化汞于“無形”

      2022-12-01 08:00 來源:科技日?qǐng)?bào)
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