邻苯二甲酸酯对黑土微生物及胶体微界面的损伤机制

The black soils in China is degenerating seriously, so that the sustainability of the soil utilization has been threatened. There may be many reasons behind the the situation we are facing, but the important one is PAEs contamination. As far as we know, the damages by PAEs on the soils occurred on the micro-interface between the soil colloids and native microorganisms, therefore, it is neccessary and urgent to study the bioprocesses,behaviours and mechanisms proceeding on the micro-interfaces.The purpose of project is to focus the research on the micro-interfaces, including the effects of PAEs on macro-genome of microorganisms in black soil, the interactions between the soil colloids and native microorganism DNAs, the relationship betweent the PAEs and micro-interface, the behaviour effect of PAEs on the genetics of microorganisms in black soil, and finally to reveal the mechanisms by which PAEs effect the miro-interface. The research will provide the theoretical basis for understanding the toxicology of PAEs, reparing the degeneration of black soil, improving the ecological environment and human health.

中国黑土正在退化，黑土的可持续利用受到严重威胁，PAEs污染是导致退化的重要原因之一。PAEs对土壤的损伤是在土壤胶体和土著微生物的微界面水平上实现的，因此，研究PAEs如何影响土壤胶体表面的物质传输和吸附释放特性，以及PAEs在微生物体表和体内的分子生物化学过程，对阐明PAEs的作用机制是极其重要与迫切的。本项目拟从黑土胶体及微生物微界面的研究角度为切入点，研究黑土微生物宏基因组对PAEs污染的响应，研究PAEs与黑土胶体-DNA的相互作用，研究PAEs与微生物细胞微界面的互作关系，研究PAEs在黑土微生物遗传物质与功能蛋白表面的环境行为，进而系统地揭示PAEs在黑土胶体及微生物微界面的环境行为机制，对探索土壤系统中的微界面过程、优化土壤生态服务功能和改善环境质量具有重要科学意义和实际价值，为防治PAEs生态毒理效应和研发生物修复技术提供理论基础与技术支持。

中国黑土正在退化，黑土的可持续利用受到严重威胁，PAEs污染是导致退化的重要原因之一。PAEs对土壤的损伤是在土壤胶体和土著微生物的微界面水平上实现的，因此，研究PAEs如何影响土壤胶体表面的物质传输和吸附释放特性，以及PAEs在微生物体表和体内的分子生物化学过程，对阐明PAEs的作用机制是极其重要与迫切的。.PAEs 污染显著抑制了黑土微生物氮磷代谢，提升了黑土微生物呼吸速率，加快了黑土有机质的消耗，改变了黑土中微生物群落结构。DMP和DBP污染均增加了转录、复制和修复功能的基因丰度及各途径酶的基因丰度，改变了黑土微生物蛋白质表达和代谢物的组成。. PAEs对土壤胶体有一定的影响，且此影响在短期内不会消除。DEP和DBP会导致质粒DNA的转换效率显著下降，DEP对质粒的抑制作用大于DBP，原因可能与PAEs的溶解度有关。黑土胶体-DNA表面的固定态DNA的转化效率随DEP和DBP浓度的增加而降低，PAEs可影响基因的迁移转化。.PAEs够能够损伤大肠杆菌和金黄色葡萄球菌细胞表面，细胞表面出现凹陷或坑洞，损伤细胞膜通透性，降低了细胞膜流动性，改变了脂肪酸组成，从而导致细胞代谢紊乱，最终死亡。.PAEs通过疏水力和氢键与转化酶和脲酶相互作用形成PAEs-酶复合物，改变了转化酶和脲酶的构象，进而通过反竞争性抑制机制抑制黑土蔗糖转化酶和脲酶的酶活性。PAEs与DNA通过嵌插作用结合，随着PAEs侧链的逐渐增长，嵌插作用逐渐减弱。.本项目从黑土胶体及微生物微界面的研究角度为切入点，研究黑土微生物宏基因组对PAEs污染的响应，研究PAEs与黑土胶体-DNA的相互作用，研究PAEs与微生物细胞微界面的互作关系，研究PAEs在黑土微生物遗传物质与功能蛋白表面的环境行为，进而系统地揭示PAEs在黑土胶体及微生物微界面的环境行为机制，对探索土壤系统中的微界面过程、优化土壤生态服务功能和改善环境质量具有重要科学意义和实际价值，为防治PAEs生态毒理效应和研发生物修复技术提供理论基础与技术支持。