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南京土壤研究所在自然生物膜对纳米颗粒毒性的抗性研究中取得进展
时间:2017-08-30        编辑:    |     打印 关闭
  目前关于人工纳米颗粒与微生物的相互作用研究主要针对单一物种微生物,且主要集中在纳米颗粒的生物毒性方面,而对于环境中广泛存在的微生物聚集体如自然生物膜对人工纳米颗粒的抗性关注较少。自然生物膜是在稻田、沟、渠、塘、浅水湖泊等湿地系统中广泛存在的典型微生物聚集体,具有独特的聚集结构和复杂的群落组成,对多种常规污染物胁迫具有一定的抵抗和适应能力,但对于其是否会对纳米颗粒毒性具有抗性尚不清楚。研究微生物聚集体对纳米颗粒的抗性有助于深入认识纳米颗粒的环境行为,并对发掘能够有效控制人工纳米颗粒环境危害的生物措施有重要价值。

  南京土壤研究所吴永红研究员课题组系统研究了自然生物膜对工业和生活中广泛应用的氧化铁纳米颗粒(IONPs)毒性的抗性及其机制。结果发现, IONPs胁迫会促使自然生物膜产生更多的且含有更丰富官能团的胞外聚合物来保护微生物细胞,其中可溶性胞外聚合物能够促使纳米颗粒团聚并降低其在环境中的移动性,松散态胞外聚合物能够吸附大量的纳米颗粒,紧缚态胞外聚合物使微生物细胞的聚集结构更为紧密并形成一道物理屏障阻止纳米颗粒进入细胞。虽然有胞外聚合物保护,一部分纳米颗粒依然能够进入微生物细胞,并产生活性氧对细胞造成氧化损伤和结构破坏,并对其生理活动造成影响。长时间的IONPs胁迫会使自然生物膜产生更多的化感物质,改变微生物之间的相互作用,并使其群落组成和微生物多样性发生变化,形成新的稳定的微生物群落,来保持自身的碳代谢和污染物去除等功能的稳定。纳米颗粒暴露会对微生物聚集体的细胞结构和生理活动产生损伤和胁迫,但是微生物聚集体能够通过其聚集结构和群落组成的变化增强对纳米颗粒胁迫的抗性,并保持其生理生态功能的稳定。相关研究结果发表在Environmental Science: NanoEnvironmental Science & Technology 上。

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自然生物膜通过分泌胞外聚合物和群落组成变化抵抗纳米颗粒毒性

 
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