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光合生物甲基化砷研究取得新进展

来源:城市环境研究所
摘要:很多生物可以促成不同砷形态之间的转化,生物对砷的甲基化可以产生一甲基砷、二甲基砷,乃至挥发性的、低毒的三甲基砷,为砷污染的生物修复提供了新的思路。中国科学院城市环境研究所朱永官研究员带领的课题组一直致力于研究生物对土壤和水体中砷的转化(包括甲基化)及其对环境的影响。最近,他们在光合生物对砷的甲基化......

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砷在环境中广泛存在并对人体健康造成很多不利影响,我国也是受砷污染困扰的国家之一。砷在自然界中存在多种形态,砷形态对其毒性、移动性和最终归宿有很大影响。很多生物可以促成不同砷形态之间的转化,生物对砷的甲基化可以产生一甲基砷、二甲基砷,乃至挥发性的、低毒的三甲基砷,为砷污染的生物修复提供了新的思路。

中国科学院城市环境研究所朱永官研究员带领的课题组一直致力于研究生物对土壤和水体中砷的转化(包括甲基化)及其对环境的影响。最近,他们在光合生物对砷的甲基化研究方面取得了新的进展。研究发现,常见的蓝藻(集胞藻、念珠藻和微囊藻)经无机砷处理后均有有机砷产生。这三种藻在用五价无机砷处理6周后,可以检测出挥发性的砷。之后,该研究组成功克隆和表征了蓝藻中的甲基转移酶基因,证实了环境中广泛存在的蓝藻可以将无机砷转化成挥发性的三甲基砷并进行挥发。

高等植物很可能不具有砷甲基化酶基因,该课题组将一种细菌的砷甲基化酶基因克隆进水稻中,所得到的转基因水稻的地下部和地上部可以检测到三价的一甲基砷和五价的二甲基砷。与野生型水稻相比,转基因水稻产生的挥发性砷增加了十倍。虽然挥发性砷占总砷的比例仍然很低,但这一实验结果表明可以通过基因工程方法使植物具有挥发砷的能力,从而应用于砷污染土壤的生物修复。

该研究团队的部分研究结果近期发表于Plant Physiology (156: 1631-1638, 2011) 和New Phytologist (191: 49-56, 2011) 。他们在线发表于Trends in Plant Science (DOI:10.1016/j.tplants.2011.12.003) 的综述文章系统总结了这些研究结果和相关国际最新进展,并对未来的研究方向给出了建议。

作者: 2012-2-16
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