华东师范大学:氮循环微生物作用机制研究获突破

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  华东师范大学刘敏团队首次从微生物基因水平上揭示了纳米银对水环境氮循环的毒性效应与作用机理,发现环境中广泛存在的纳米银可通过调控功能微生物的氮代谢过程,降低氮转化效率,促进温室气体氧化亚氮的产生与排放,从而加剧水体富营养化和温室效应等环境问题。近日,相关研究成果发表于《科学进展》。

  随着纳米技术的发展,纳米银(具有广谱杀菌性)等纳米材料被大量地生产和使用,引起纳米银在水环境中大量富集,从而引发人类健康及生态环境问题。刘敏团队研究发现,纳米银能抑制硝化速率,干扰氮循环过程,从而会降低湿地的脱氮生态功能。

  此外,研究人员在检测过程中发现纳米银对硝化中间产物氧化亚氮的产生呈现出低环境浓度促进、高浓度抑制的现象。与非暴露对照组相比,纳米银对硝化过程氧化亚氮产生的促进程度可高达100%。这表明纳米银对氮循环的干扰将加剧水体富营养化与大气温室效应等环境问题。

  同时,研究人员成功构建了高质量的宏转录组文库,揭示了纳米银是通过调控硝化菌相关氮转化功能基因的表达,干扰了硝化菌的正常生理代谢,从而影响了氮转化过程;进一步研究发现纳米银是通过刺激一氧化氮还原酶基因的表达,促进了氧化亚氮的产生与释放。这项研究结果为开展水生生态系统的毒理学研究提供了新的学术思路。

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