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科研动态

真菌-矿物界面过程与机制研究取得新进展

2019-07-05 1866

真菌-矿物相互作用在地球演化、元素生物地球化学循环和土壤形成过程中起到关键作用。全球94%以上的陆地植物与真菌形成共生关系,植物根部土壤真菌菌丝的累积长度为200 km/kg,局部高达600 km/kg。由于传统化学、生物学评价方法并不能满足界面研究的需求,因此,深入理解真菌-矿物界面过程具有一定的挑战性。

我院界面过程与土壤圈演化研究中心余光辉教授与南京农业大学、中科院城市环境研究所、中国地质大学(北京)、图宾根大学、麦考瑞大学和俄勒冈大学的研究人员合作,综合应用同步辐射显微成像、高分辨透射电子显微镜等现代分析技术原位研究了真菌-矿物界面过程与机制。研究发现,木霉菌丝体的生长尖端和分化部位可以通过分泌超氧化物(O2-)启动类芬顿反应,生成高浓度(1000 nM)的羟基自由基,致使铁矿物溶解及纳米矿物(ferrihydrite)形成。铁是微生物必需的元素之一,微生物利用铁元素的已知2种途径为铁还原反应和释放铁载体;该发现表明微生物可以通过第3种途径获取铁元素,即分泌超氧化物(O2-)启动类芬顿反应。鉴于自然界中真菌普遍具有产超氧化物的能力,该研究结果对环境中养分循环、矿物碳封存及应对全球变化均具有重要的指导意义。

                                              图1.jpg

图1. 真菌-矿物界面发生的类芬顿反应

       该研究成果以“Fungus-initiated catalytic reactions at hyphal-mineral interfaces drive iron redox cycling and biomineralization”为题,在线发表在地学领域权威杂志Geochimica et Cosmochimica Acta上。我院余光辉教授为第一兼通讯作者,滕辉(Hui Henry Teng)教授等也参与了该项研究。研究成果得到了国家自然科学基金重点项目(41830859)、国家自然科学基金面上项目(41371248)和上海光源BL01B、BL08U、BL14W及BL15U线站的支持

Yu, G.H.*, Z.L. Chi, H. H. Teng, H.L. Dong, A. Kappler, M.R. Gillings, M.L. Polizzotto, C.Q. Liu, Y.G. Zhu*. Fungus-initiated catalytic reactions at hyphal-mineral interfaces drive iron redox cycling and biomineralization. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2019, Doi: 10.1016/j.gca.2019.06.029

文章链接: https://doi.org/10.1016/j.gca.2019.06.029