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一氧化碳（CO）是大氣的組成成分之一。原始大氣中高濃度的CO作為早期生命活動的重要電子供體之一，促進了生命的演化。此前的研究發現，CO對微生物的生長具有一定的毒性作用。而宏基因組學分析及熱力學模型分析發現，土壤中56%的微生物具有CO的代謝能力，且微生物對“痕量有毒”氣體CO的利用較為普遍。
氯代有機物在全球范圍內的廣泛使用與不當排放，污染了地下環境，并對地下生態系統和人類健康構成了威脅。其中，氯代乙烯類污染物較為普遍。脫鹵擬球菌是一種只能利用氫氣作為電子供體的專性有機鹵呼吸細菌，在氯乙烯類污染物的徹底無毒化中起到關鍵作用。然而，目前利用其他電子供體進行還原脫氯的研究較少。
近日，中國科學院沈陽應用生態研究所污染環境微生物生態組在研究CO和三氯乙烯為底物的富集培養體系時發現，基于河流底泥的富集培養物以CO為唯一的碳源與電子供體可將三氯乙烯還原為乙烯。該富集培養物微生物種群中的有機鹵呼吸細菌——脫鹵擬球菌的相對豐度最高可達39.3%，是驅動三氯乙烯還原脫氯的主要菌株，被命名為脫鹵擬球菌CO菌株。qPCR分析顯示，脫鹵擬球菌能夠通過還原脫氯三氯乙烯獲得能量進行生長，同時，CO氧化過程中伴隨著氫氣的生成，其氧化終產物為乙酸，而乙酸和氫氣支持了脫鹵擬球菌對三氯乙烯的還原脫氯。宏基因組學分析表明，脫鹵擬球菌的還原脫鹵酶VcrA和TceA可能驅動了三氯乙烯的還原脫氯，具有CO脫氫酶的多種微生物可能參與了CO的氧化產氫，具有完整厭氧乙酰輔酶A途徑的醋酸桿菌驅動了系統的產乙酸，氫氣和乙酸通過種間傳遞支持了脫鹵擬球菌的生長。
這一成果拓展了脫鹵擬球菌生長條件的多樣性，并為探討微生物種間互作提供了新的認知。
相關研究成果以CO driven electron and carbon flux fuels synergistic microbial reductive dechlorination為題，發表在Microbiome上。研究工作得到國家重點研發計劃等的支持。
CO作為唯一的碳源和電子供體支持三氯乙烯的還原脫氯 |
