利用耐金属细菌工程化改造肠道微生物组可能保护卤虫无节幼体免受镉毒性侵害

《BioMetals》：Engineering the gut microbiome with metal-resistant bacteria could protect Artemia nauplii from cadmium toxicity

　　

摘要

金属污染和新兴污染物（如金属纳米颗粒）日益频繁地在河口和沿海环境中被发现。这些污染物对水生生物和人类健康构成重大风险，并可能影响粮食安全。本研究评估了宿主相关微生物组工程作为一种降低水生动无脊椎动物模型中镉毒性的生物方法。我们通过系统筛选和排除来自不同海洋生态系统的分离菌株，设计了一个耐金属细菌联合菌群。这一过程形成了一个功能兼容的菌群，由Bacillus altitudinis、Lacticaseibacillus rhamnosus、Bacillus cereus和Weissella cibaria组成。该菌群成员可耐受高达1 mM CdCl₂，且该耐受性与主动外排机制无关，并能抵抗胆汁盐和胃液，同时形成稳定的生物膜。各菌株之间未表现出拮抗行为，并有效抑制了来自环境和临床来源的病原性Vibrio属细菌。扫描电子显微镜（SEM）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）分析证实了在镉胁迫下细胞壁完整性得以维持，且生物积累因子大于一。预先定殖该细菌菌群的Artemia无节幼体在急性（1.5 mM）镉暴露期间，与未处理对照组相比，存活率提高了33.6%。这些发现表明，基于微生物组的干预措施可以增强宿主对金属污染的耐受性，并代表了一种有前景的生物学方法，用于减轻金属污染在水生环境中的生态影响。

图解摘要