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为解决锑（Sb）污染问题，研究人员对锡矿山矿区 Sb 污染地下水和土壤中 SbOB 开展研究，分析其多样性、代谢基因等。发现地下水与土壤中 SbOB 组成、适应策略不同，为 Sb 生物修复提供框架。
锑（Sb）作为一种具有独特性质的类金属元素，被广泛应用于阻燃剂、合金等工业领域。然而，人类活动导致的锑释放日益增加，引发了严重的环境问题，尤其是土壤和水污染。锑在食物链中的积累会对生态系统和人类健康造成严重威胁，其污染问题亟待解决。目前，利用锑氧化细菌（SbOB）进行生物修复成为一种环保的解决方案，这类微生物能将有毒的 Sb (III) 转化为毒性较低的 Sb (V)。但 SbOB 的环境适应机制，尤其是在地下环境中面对不同营养限制和动态氧化还原波动时的基因组资源分配策略，尚不清楚。
为了揭示这些科学问题，研究人员针对中国湖南冷水江市锡矿山矿区（全球最大锑矿所在地）的锑污染地下水和土壤生态系统展开研究。该研究旨在比较 SbOB 在多样性和组成、元素耦合代谢过程以及适应策略方面的差异，相关成果发表在《Environmental Pollution》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过分析 ASVs（扩增子序列变体）与锑氧化基因 aioA 的相关性，鉴定地下水和土壤中的 SbOB ASVs；计算 α 多样性（如 Shannon 指数）以评估微生物群落多样性；对微生物基因组进行分析，探究与代谢相关的基因（如 aioA、soxB、cbbL、nifH 等）及氧化应激耐受基因、抗生素抗性基因的分布和功能；同时对比不同生境中微生物的核糖体 RNA 操纵子（rrn）拷贝数，以反映代谢速率和环境适应性。样本来源于锡矿山矿区的地下水（主要为蛇田桥含水层和上部岩溶含水层系统）和土壤。
锑氧化细菌在锡矿山地下水和土壤生境中的 α 多样性
通过严谨分析 ASVs 与 aioA 基因的相关性，研究人员确定了地下水和土壤中的 SbOB ASVs 并计算其 α 多样性。地下水 SbOB 的 Shannon 指数范围为 2.2-3.5，而土壤中为 1.4-4.5。尽管土壤中整体细菌的 Shannon 多样性（平均值 10.3）显著高于地下水（平均值 6.1），但 SbOB 对地下水整体细菌群落多样性的影响更为显著，而在土壤中影响较小。
锑氧化细菌多样性对地下水群落结构的影响大于土壤
研究发现，锡矿山地下水 SbOB 的多样性在塑造整体群落结构中起着关键作用，而土壤 SbOB 对群落多样性的影响较小。锑被证实是塑造地下水群落结构的关键因素，这表明地下水环境中 SbOB 与其他微生物之间可能存在更紧密的生态相互作用。
结论
本研究探讨了地下水和土壤中锑氧化细菌（SbOB）的多样性、代谢基因耦合及生存策略。地下水 SbOB 显著影响细菌多样性，且其 Sb 氧化相关基因 aioA 与无机碳、氮、硫代谢基因密切关联。SbOB 通过 Sb 氧化获取能量，能够耦合无机碳和氮的固定，支持其在寡营养环境中的生存。地下水 SbOB 具有较高的 rrn 拷贝数，可通过自养代谢快速响应有机输入波动，并借助氧化应激耐受基因在地下水氧气波动条件下生存；而土壤 SbOB 的 rrn 拷贝数较低，更倾向于利用抗生素抗性基因进行生态位竞争。
这些发现建立了锑生物修复的生境特异性框架。地下水 SbOB 群落因其多功能代谢工具包，有望成为构建生物强化系统的首选，用于同时修复采矿影响含水层中的 Sb (III) 及其他污染物（如硫化物、硝酸盐）。该研究为深入理解 SbOB 在不同环境中的适应机制和优化生物修复策略提供了重要依据，有助于推动锑污染治理的实际应用。
