本次分享一篇由復(fù)旦大學(xué)張繼彪研究團隊在《Journal of Hazardous Materials》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文The coupling effect promotes superoxide radical production in the microalgal-fungal symbiosis systems: Production, mechanisms and implication for Hg(II) reduction。本文的主要內(nèi)容是研究微藻-真菌共生系統(tǒng)中的耦合效應(yīng)如何促進超氧自由基（O₂^•? ）的產(chǎn)生，以及這一過程對于水體中Hg(II)（汞離子）還原的潛在影響。研究發(fā)現(xiàn)，微藻與真菌的共生關(guān)系通過增強O₂^•? 的產(chǎn)生，有助于Hg(II)的還原，從而可能影響水環(huán)境中的汞循環(huán)。研究還探討了O₂^•? 產(chǎn)生的環(huán)境影響，以及微藻-真菌系統(tǒng)中O₂^•? 的產(chǎn)生與微生物群落結(jié)構(gòu)和元素循環(huán)之間的關(guān)系。

摘要：

       汞（Hg）的氧化還原轉(zhuǎn)化對空氣-水界面的汞交換至關(guān)重要。然而，水體中微藻-真菌共生系統(tǒng)產(chǎn)生的超氧自由基（O₂^•? ）對Hg(II)還原的貢獻尚不清楚。在這里，本文研究了微藻與真菌之間耦合效應(yīng)對O₂^•? 產(chǎn)生的增強潛力、調(diào)查了微環(huán)境、微生物與O₂ ^•? 產(chǎn)生之間的關(guān)系。此外還探討了O₂^•? 對Hg(II)還原的含義。結(jié)果顯示，微藻和真菌的耦合效應(yīng)在共生系統(tǒng)中增強了O₂^•? 的產(chǎn)生，O₂^•? 的產(chǎn)生在湖水中的第4天達到峰值，為160.51 ± 13.06–173.28 ± 18.21 μmol/kg FW（鮮重）。此外，O₂^•? 表現(xiàn)出與微藻-真菌聯(lián)合體界面上溶解氧含量和氧化還原電位變化相關(guān)的晝夜波動。偏最小二乘路徑建模（PLS-PM）表明，O₂^•? 的形成主要與微環(huán)境因素和微生物代謝過程有關(guān)。實驗結(jié)果表明，微藻-真菌系統(tǒng)中的O₂^•? 可以介導(dǎo)Hg(II)的還原，促進汞的轉(zhuǎn)化和循環(huán)。這些發(fā)現(xiàn)強調(diào)了微藻和真菌共生系統(tǒng)在水生環(huán)境中汞轉(zhuǎn)化中的重要性。

結(jié)論：

       本研究調(diào)查了微藻-真菌共生系統(tǒng)中的胞外O₂^•?產(chǎn)生、其機制、附著的微生物群落演替，以及對表層水體中Hg(II)還原的環(huán)境影響。結(jié)果顯示，耦合效應(yīng)促進了微藻-真菌系統(tǒng)中O₂^•?的產(chǎn)生，CGl、HGl和SGl中的O₂^•?濃度先是增加然后減少，在第4天分別達到峰值173.28 ± 18.21、171.35 ± 13.16和160.51 ± 13.06 μmol/kg FW。不同的微藻-真菌系統(tǒng)對從湖水中富集微生物群落有不同的影響；然而，總體而言，微生物群落的Chao1和Sobs多樣性指數(shù)呈上升趨勢，變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidota)和厚壁菌門(Firmicutes)逐漸成為所有系統(tǒng)中的主要細菌。此外，本研究工作揭示了微藻-真菌系統(tǒng)中的微生物生長和代謝通過調(diào)節(jié)EPS、光合作用、NADH活性和溶解氧等各種因素來介導(dǎo)O₂^•?的產(chǎn)生。這項工作表明，微藻-真菌系統(tǒng)中胞外產(chǎn)生的O₂^•?可以介導(dǎo)Hg(II)的還原，可能減少水中Hg的停留時間，并增加Hg(0)向大氣的釋放。研究結(jié)果強調(diào)了微藻和真菌共生系統(tǒng)在水環(huán)境中Hg轉(zhuǎn)化中的重要性。

微電極技術(shù)應(yīng)用：

1. 使用微電極傳感器（Micro 2100, Easysensor Ltd., China）來測量微藻-真菌共生體界面微環(huán)境中的溶解氧（DO）和氧化還原電位（Eh）。

2. 通過微電極技術(shù)監(jiān)測微藻-真菌系統(tǒng)中活性氧（O₂^•?）和超氧自由基（O₂^•?）的含量，以研究OO₂^•?的產(chǎn)生過程。

3. 微電極技術(shù)用于分析微藻-真菌共生系統(tǒng)中的微環(huán)境因子，如DO和Eh，這些因子與O₂^•?的產(chǎn)生密切相關(guān)。

通過這些應(yīng)用，微電極技術(shù)為理解微藻-真菌共生系統(tǒng)中O₂^•?的產(chǎn)生機制提供了重要工具，進而有助于揭示這些共生系統(tǒng)在水環(huán)境修復(fù)和污染物處理中的潛在作用。