富铊菌株Trichoderma asperellum T09对铊的耐受机理研究

The interaction between the heavy metal and microbe is increasing hot point, and widely concerned. Thallium (Tl) is a severe toxicity heavy metal, and most of the research focused on the geochemistry of thallium or enrichment of thallium in the plants. Whereas the interaction between thallium and microbe was rarely addressed, especially about the fungi . In the past years, we investigated biogeochemisty of thallium by the microbe, in which some Tl-enriched fungal strains was screened and isolated including Trichoderma asperellum T09. Base the results, the present work aimed to study the tolerance of thallium in Trichoderma asperellum T09 by using the Scanning Electron Microscope (SEM), Transmission Electron Microscope (TEM), RNA-seq. First of all, the concentration of Tl(I) and Tl(III) bioaccumulated by the strain are characterized. Then, the change of biological characteristics and organelles are observed under thallium stress. Besides, the different gene expression of the metabolic pathway is evaluated by the transcriptomic analysis. Therefore, these results may suggest the subcellular distribution of Tl, and explain how thallium import into the cell and how to resist the thallium stress. This study achievements will enrich the knowledge of the supergenic biogeochemistry circle of thallium, and may provide a scientific basis for the soil micro-remediation, which will be great of significance for the further researches.

铊是一种高毒性的重金属元素，其环境行为、植物富集已经受到广泛关注，但对铊与微生物之间的相互作用则关注较少，尤其在耐受方面的研究更为薄弱。前期曾开展过铊的生物地球化学研究，以此为基础，本项目以筛选到的富铊菌株（Trichoderma asperellum T09）为研究对象，a)基于离子交换法和IPC-MS研究菌株对不同形态铊的富集特征，并构建富集曲线；b)借助扫描电镜和透射电镜分析在不同形态铊胁迫下细胞水平及亚细胞水平上的形态学结构变化特征；c)基于转录组测序技术解析在不同形态铊胁迫下的分子生物学响应机制，从细胞和亚细胞形态学、分子生物学水平上揭示不同形态铊的响应机制，探讨铊进入细胞内的方式，阐明其对铊的耐受机理。通过本项目研究成果将丰富铊的生物地球化学循环的认识，有望填补国内外在微生物对铊耐受机理方面研究的不足，具有较强的科学意义，还将为微生物修复技术研究提供科技支撑。

铊是一种高毒性的重金属元素，其环境行为、生物富集已经受到广泛关注，但对铊与微生物之间的相互作用则关注较少，尤其在耐受机制方面的研究更为薄弱。前期曾开展过铊的生物地球化学研究，以此为基础，本项目以筛选到的富铊菌株（Trichoderma asperellum T09）为研究对象，研究其对铊的耐受机理，研究成果表明：1）与前期研究相比，低浓度铊胁迫对T09菌株的一面素害作用较小，对铊的富集系数较大，富集量呈现先升高后降低的特点；2）扫描电镜观察表明，随着处理浓度的升高，菌丝出现不同程度的变形、凹陷，细胞表面出现有细小颗粒沉淀物，且随着处理浓度水平的升高菌丝表面颗粒物增多；3）透射电镜观察表明，处理组菌体细胞不同程度受到破坏，且与处理浓度呈正相关，细胞壁外附着物明显，内部各种细胞器或变形或消失，线粒体等囊膜破裂，并且分化成细小的颗粒，细胞核也受到变形，细胞质变成成了胶体状态，胞内呈现为一个大液泡，这与前期研究项目中提出细胞组分中的铊含量分布特征结果一致，主要是由于在较高铊胁迫水下上，各细胞器受到破坏，大量物质散落在细胞质中，呈现胶体状态，因此，细胞质中铊含量较高；4）基于转录组测序数据初步分析，处理组HypA合成代谢丰度水平较高，与菌丝外附着物增多呈现一致。综上，研究成果为T09菌株的耐铊机理提供了形态学和分子生物学证据，深化了铊的生物地球化学认识。