《納木錯汞生物鏈富集及汞甲基化關鍵基因hgcAB研究》是依託西南大學，由杜紅霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納木錯汞生物鏈富集及汞甲基化關鍵基因hgcAB研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：杜紅霞
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
汞是一種全球性污染物，雖然所有價態汞皆具毒性，但是相較於無機汞而言，有機汞毒性更高，特別是甲基汞。汞的甲基化主要是生物甲基化作用，因此對自然環境中汞的微生物甲基化機制研究具有十分重要的意義。位於我國青藏高原的納木錯是遠離汞人為源污染的高原湖泊生態系統。研究發現納木錯魚體中富集的甲基汞顯著高於污染水域，說明納木錯甲基汞生物鏈富集能力強，甲基化效率高。然而，該生態系統中汞的微生物甲基化機制尚未得知。因此，本研究擬運用q-PCR、反轉錄PCR、宏基因組學/宏轉錄組學高通量測序技術，研究納木錯湖水、底泥、岸邊土壤和浮游植物中hgcAB基因的豐度、多樣性、hgcAB基因存在量和表達量的差異，及其與環境中富集的總汞、甲基汞濃度相關性，探討高海拔且未受直接污染的天然水環境中汞的微生物甲基化作用，對於正確認識高原湖泊中汞的微生物甲基化作用機理具有重要的理論和現實意義。
結題摘要
汞（Mercury, Hg）已經被列為一種全球污染物。甲基汞主要是由微生物，特別是存在於自然環境中的一群具有決定汞甲基化作用有無的關鍵基因簇hgcAB的厭氧微生物作用生成。因此，研究環境中汞甲基化微生物對於正確認識甲基汞的生成過程與人體暴露風險具有十分重要的意義。本項目旨在以青藏高原納木錯為研究對象，分析納木錯土壤、底泥與水體中THg、MeHg濃度，及MeHg/THg比值。同時，採用實時螢光定量PCR法（q-PCR、qRT-PCR）以及16S rRNA擴增子高通量測序技術，對土壤、底泥中與汞甲基化相關基因量及相關微生物組成、豐度與多樣性進行分析，從而預測納木錯底泥中可能存在的汞甲基化微生物。結果表明，厚壁菌門、梭菌綱的瘤胃菌科（Ruminococcaceae）很可能是納木錯底泥中與汞甲基化相關的微生物。然而，現有文獻表明，梭菌綱的汞甲基化能力平均來看是最弱的，而且在納木錯底泥中也不是優勢科屬。因此，底泥的生物甲基化作用對魚類體MeHg超累積的貢獻不大，原因可能主要來自水體、周叢生物等的生物或非生物汞甲基化作用。採用q-PCR（hgcA、dsrB、mcrA、pmoA、細菌16S rRNA和古菌16S rRNA）與qRT-PCR（hgcA和dsrB）進一步驗證，結果表明，納木錯湖心底泥中dsrB基因量較高，但hgcA基因的存在量和表達量都較低。這意味著納木錯湖心底泥中大部分SRB可能都不是汞甲基化微生物，不具備汞甲基化作用。通過對納木錯湖心底泥與岸邊土壤中影響汞的生物地球化學因素對微生物組成的影響進行了db-RDA分析，結果表明，對納木錯湖心底泥和岸邊土壤中的物種構成影響最大的環境因子是陽離子交換量（CEC），其次為有機質（OM）、pH值、MeHg、Fe2+、THg濃度，鹽基飽和度（BS）和NH4+濃度對菌群結構的影響最小。納木錯湖心底泥冷季的微生物群落組成與CEC、OM、pH、SO42-和Fe2+濃度是正相關，而湖心底泥冷季的微生物群落組成與BS、MeHg/THg比值、MeHg和NH4+濃度為負相關。岸邊土壤和湖心底泥呈現出截然不同的相關性結果。
