镉污染是一种常见的重金属污染, 自20世纪初发现以来,常与锌、铅等共生。作为化合物,镉常常通过废气、废水、废渣排入环境,造成污染。不仅如此,镉可在生物体内富集,通过食物链进入人体,引起慢性中毒。

近日,华中农业大学生命科学技术学院、农业微生物学国家重点实验室王革娇教授经研究发现,假单胞菌菌剂通过新型镉结合蛋白去除镉的分子机制及菌剂对促进植物和土壤健康与降低镉含量的积极作用。

镉污染源主要是铅锌矿以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物做原料或触媒的工厂。镉对土壤的污染主要有气型和水型两种。气型污染主要来自工业废气,镉随废气扩散到工厂周围并自然沉降,蓄积于工厂周围的土壤中,土壤中的镉浓度达到40ppm。水型污染主要是铅锌矿的选矿废水和电镀、碱性电池等等工业废水排入地面水或渗入地下水引起。随着加工制造业、有色金属业不断发展,我国的镉污染源逐渐扩大,污染度逐渐加深。

除了环境污染,镉对人体伤害较大。镉进入人体后,在体内形成镉硫蛋白,通过血液到达全身,并蓄积于肾脏中,影响肝、肾器官中酶系统的正常功能。不仅如此,镉还会损伤肾小管,镉中毒会出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿等症状。

镉污染无论对环境还是对人体健康都是隐患。但如今,新型微生物菌剂让镉污染有方可除。据了解,课题组从镉污染农田土样本中分离鉴定了一株镉抗性细菌假单胞菌B7,该细菌培养后,可完全去除溶液中的镉离子。随后,课题组采用差异蛋白质组学分析技术,镉离子能够显著激活一种碳酸酐酶的表达,命名为CadW。课题组通过体内与体外实验发现,该蛋白能提高细菌对镉离子的抗性,且能够与镉离子特异性结合从而将镉离子固定在细胞内部。

课题组将该微生物菌剂结合化学修复剂硅酸盐应用于镉污染白菜盆栽实验中,发现该微生物菌剂结合硅酸盐可以有效地钝化土壤中的镉,减少植物对镉离子的吸收,白菜地镉含量下降了34%,达到安全可食用范围。该实验表明,植物酶活与土壤酶活的混合菌剂可以缓解化学修复剂硅酸盐对植物和土壤的不利影响,具有增强植物与土壤健康的作用。

重金属污染一直是土壤污染、食品安全、环境安全中的难题。本次华中农业大学课题组的研究,从酶学角度探究微生物对恢复土壤和植物健康的重要作用,为理解微生物环境中的镉钝化迈出重要一步。然而当前新型微生物菌试剂的出现,为今后各类重金属过滤、防治带来新思路。

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