钒的氧化状态决定了它的迁移率和毒性,已有报道称多种微生物存在异化钒酸盐还原反应,突出了该途径在钒污染修复和生物地球化学循环中的潜在意义。然而,到目前为止,已知的大多数能够还原钒酸盐的微生物都是属于变形菌门的革兰氏阴性呼吸道细菌。在本研究中,我们从北部中印度洋脊的深海沉积物中分离出一株嗜热杆菌 VROV1 菌株,并研究了其还原钒的能力以及钒酸盐对其细胞代谢的影响。一系列培养实验表明,分离的菌株在发酵过程中能有效地将 V(V) 还原为 V(IV),即使在 mM 水平上也是如此,而且这种还原涉及直接的生物过程,而不是通过代谢产物的间接还原。钒影响微生物的碳和氮代谢。值得注意的是,在钒酸盐存在的情况下,丙氨酸产量会减少,这表明代谢通量从转氨反应转向钒酸盐还原。T. mesophilus VROV1 是继 Lactococcus raffinolactis 之后第二种被鉴定为能还原钒的革兰氏阳性细菌,但这些细菌属于不同的类别:T. mesophilus 被归类为梭菌,而 L. raffinolactis 被归类为芽孢杆菌。VROV1 去除钒酸盐的特定速率高达 2.8 pmol/细胞/天,与金属还原细菌相当,明显超过 L. raffinolactis。我们的研究结果扩大了细菌领域内钒酸盐还原生物的分布。鉴于 T .嗜温杆菌及其近亲,我们推测发酵钒酸还原对钒的全球生物地球化学循环的影响可能比以前认为的更大。
1 GEOMAR 海洋生物技术中心 (GEOMAR-Biotech),海洋天然产物化学研究部门,GEOMAR 亥姆霍兹基尔海洋研究中心,Am Kiel-Kanal 44, 24106 Kiel,德国 2 化学和生物化学科学跨学科中心 (CICA),科鲁尼亚大学理学院,15071 Coruna,西班牙 3 深海生态和技术部门,亥姆霍兹极地和海洋研究中心,Alfred Wegener 研究所,Am Handelshafen 12, 27570 Bremerhaven,德国 4 那不勒斯费德里科二世大学农业系,Via Università 100, 80055 Portici,意大利 5 那不勒斯费德里科二世大学药学系,Via Domenico Montesano 49, 80131 Naples,意大利 6 基尔大学数学与自然科学学院,Christian-Albrechts-Platz 4, 424118 基尔,德国 * 通讯地址:dtasdemir@geomar.de;电话:+49-431-600-4430