近日，東北大學(xué)電活性生物材料交叉研究中心Derek Lovley教授和徐大可教授課題組在微生物腐蝕機(jī)理研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次從基因水平揭示氫氣在海洋硫酸鹽還原菌Desulfovibrio ferrophilus腐蝕金屬過程中的核心作用。相關(guān)研究成果以“Genetic studies reveal that H2 is a key electron donor for Desulfovibrio ferrophilus during iron corrosion”為題發(fā)表于環(huán)境領(lǐng)域國際頂級期刊Water Research。醫(yī)學(xué)與生物信息工程學(xué)院博士研究生李嘉欣為第一作者，導(dǎo)師Derek Lovley教授和徐大可教授為共同通訊作者，東北大學(xué)為第一完成單位。
 

　　D. ferrophilus是一種高腐蝕性的模式硫酸鹽還原菌，關(guān)于該菌如何從金屬中獲取電子以支持其代謝的科學(xué)問題長期存在爭議。以往研究多為通過間接證據(jù)推測其可以直接從金屬獲取電子，缺乏直接證據(jù)闡明其腐蝕機(jī)理。本研究通過基因編輯技術(shù)構(gòu)建了氫化酶缺失菌株，限制其利用氫氣的能力，結(jié)合生物學(xué)分析及電化學(xué)技術(shù)，證實(shí)氫氣是鐵腐蝕過程中的關(guān)鍵電子載體。敲除所有氫化酶后，菌株仍能利用乳酸鈉為電子供體、硫酸鹽為電子受體正常生長，但腐蝕速率顯著降低；氫化酶缺失菌株形成的生物膜表現(xiàn)出腐蝕抑制性。該研究解決了關(guān)于D. ferrophilus腐蝕過程中電子傳遞機(jī)制的長期爭議，深化了對硫酸鹽還原菌腐蝕金屬機(jī)制的理解，為可持續(xù)的海洋基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)提供了理論支撐，為開發(fā)金屬腐蝕防治策略奠定基礎(chǔ)。
 

摘要圖 Desulfovibrio ferrophilus腐蝕機(jī)理示意圖
 

　　該研究工作獲得國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家杰出青年科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。