耐汞酵母Pichia kudriavzevii 1P4的遗传特性及其在汞生物传感与修复中的应用潜力

为解决汞污染检测成本高、实用性差的问题，研究人员通过全基因组测序(MGI DNBSEQ-G400平台)揭示了Pichia kudriavzevii 1P4耐受1.5 mM HgCl2的遗传机制，发现其通过无机离子转运系统(FieF/Acr3B/CzcOD簇)和谷胱甘肽氧化应激通路(BtuE/LysX)实现汞积累，为开发生物传感器提供新靶点。

　　

商业产品中的汞污染对人类健康和环境构成严重威胁。传统光谱检测法价格昂贵且应用受限，而酵母生物传感器以其经济便捷的特性成为新选择。这项研究首次报道了Pichia属酵母Pichia kudriavzevii 1P4耐受HgCl₂胁迫的能力——在1.5 mM浓度下正常生长，2 mM时呈现缓慢生长表型。X射线光谱证实该菌落能特异性积累汞元素。

通过高通量测序平台(MGI DNBSEQ-G400)解析发现，1P4基因组跨5条染色体共10.8 Mbp，GC含量38.97%。COG(Clusters of Orthologous Groups)功能注释显示，其基因组主要参与翻译、氨基酸转运和蛋白修饰过程。关键的汞耐受机制涉及两大系统：
1）外排/无机离子转运系统（如FieF、Acr3B和CzcO/D基因簇），归属于COG分类中的P类（无机离子转运与代谢）；
2）谷胱甘肽相关抗氧化通路（如编码谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase)的BtuE和谷胱甘肽合成酶(glutathione synthase)的LysX），属于V类（防御机制）。

基因组共注释到4753个基因簇，其中2222个与Pichia membranifaciens、酿酒酵母(S. cerevisiae)等物种共享，921个为Pichia属特有。这些发现不仅揭示了首个Pichia属酵母的汞耐受分子机制，更为开发新型汞生物传感器及环境修复制剂提供了理论支撑。