静态磁场对耐盐酵母Candida tropicalis SYF-1代谢活性及耐盐性的促进机制被初步揭示
近日，我重点实验室谭靓教授课题组利用比较转录组学等方法揭示了静态磁场对一株具有偶氮染料降解功能的耐盐酵母C. tropicalis SYF-1的代谢活性和耐盐性的促进机制。
早在半个多世纪以前，人们就已经注意到了磁生物效应。诸多研究发现，静态磁场（SMF）可以提高微生物的生长、代谢活性及对极端环境的耐受，但相关研究仅停留在宏观层面，缺乏对可能机制的探讨。基于此现状，本课题尝试揭示了磁场对新分离耐盐酵母C. tropicalis SYF-1的影响机制。
首先，通过宏观对照试验，发现95.0 mT SMF对酵母C. tropicalis SYF-1的细胞增殖及其对染料酸性红B降解过程的促进效果最佳，同时发现在95.0 mT SMF刺激下该酵母的耐盐性也被增强。
不同强度SMF对C. tropicalis SYF-1的影响：（A）染料降解，（B）细胞生长。
95.0 mT SMF对C. tropicalis SYF-1耐盐性的影响：（C）染料降解，（D）细胞生长。
通过对五种关键胞内酶粗酶活性的分析比较发现，经95.0 mT SMF刺激后的酵母胞内木质素过氧化物酶（LiP）及漆酶（Lac）活性较未施加SMF的对照组高出约1.5倍。
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Key enzymes
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Without SMF
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With 95.0 mT SMF
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Linin peroxidase
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0.219±0.00021
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0.331±0.000091
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Manganese peroxidase
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Not detected
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Not detected
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Laccase
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0.038±0.00034
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0.056±0.0000072
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Azoreductase
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Not detected
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Not detected
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NADH-DCIP reductase
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444.5±0.3
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454.6±9.7
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利用比较转录组学方法，分析了施加95.0 mT SMF对C. tropicalis SYF-1关键基因表达差异，并利用定量PCR进行了表达量验证。结果显示，检测出与微生物细胞生长、共代谢、细胞壁成分调节及K+转运等生理活动或功能相关的显著上调表达基因，并预测了可能的影响机制。1、编码高亲和己糖转运因子HXT6基因的显著上调可能是细胞生长及共代谢（偶氮染料的降解模式）活性增强的内因；2、编码高亲和K+转运蛋白基因的上调与耐盐性的增强有关，并说明在胞内富集K+可能是该酵母的重要耐盐机制；3、一系列编码几丁质合成酶及葡萄糖苷合成酶的基因上调可能与细胞壁成分的调节有关，而这也是微生物细胞抵御外界高渗环境的机制之一，同时也在KEGG代谢通路分析时得到了印证。
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Description
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Gene ID
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Enzyme
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Transcriptome
(log2 FC)
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qRT-PCR validation
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Halotolerance
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CTRG_04661
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1,3-beta-glucan synthase component GLS1
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4.19
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7.81
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CTRG_04660
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1,3-beta-glucan synthase component GLS1
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4.07
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7.41
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CTRG_03585
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chitin synthase 3
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2.64
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5.41
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CTRG_05721
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chitin synthase 2
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1.93
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4.20
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CTRG_05949
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chitin synthase 2
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1.89
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2.85
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CTRG_02407
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glucosamine--fructose-6-phosphate aminotransferase
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2.43
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5.16
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CTRG_04228
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high affinity potassium transporter
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2.77
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4.06
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CTRG_02183
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calcium-transporting ATPase 2
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2.72
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6.46
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CTRG_02410
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ammonium transporter MEP3
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2.33
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4.80
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CTRG_02854
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halotolerance protein HAL2
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1.17
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1.58
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Metabolism
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CTRG_05482
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alcohol dehydrogenase 2
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1.31
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1.52
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CTRG_06113
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alcohol dehydrogenase 1
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1.18
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1.79
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CTRG_01331
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aldehyde dehydrogenase 9
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1.21
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1.22
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CTRG_01335
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aldehyde dehydrogenase
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1.21
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1.20
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Cell growth
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CTRG_01164
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high-affinity hexose transporter HXT6
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1.85
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3.86
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Oxidative stress
response
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CTRG_04099
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inorganic phosphate transporter PHO84
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2.71
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5.12
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CTRG_02946
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peroxiredoxin HYR1
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2.60
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6.39
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这一可能机制的发现，不仅填补了相关领域研究的空白，为人们更好的理解和利用磁生物效应改善生物处理过程提供了重要的理论依据，更为新型磁增强生物处理工艺的研发提供了数据支持。