近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在揭示配体促进的生物锰氧化机制方面取得新进展，发现模式锰还原菌Shewanella putrefaciens CN32在好氧条件下可以通过自身产生的配体加速Mn(II)的氧化，并生成溶解态Mn(III)和Mn₂O₃沉淀。相关研究结果以“Ligand-Assisted Formation of Soluble Mn(III) and Bixbyite-like Mn₂O₃ by Shewanella putrefaciens CN32”为题，于2022年2月17日被Environmental Science & Technology（DOI:10.1021/acs.est.2c00342）接收。

微生物在锰的生物地球化学循环过程中发挥重要作用。前期研究表明微生物主要通过产生氧化酶的方式直接氧化锰或者通过分泌代谢产生的物质间接氧化锰。俞汉青教授课题组闵迪博士和刘东风副研究员发现模式锰还原菌Shewanella putrefaciens CN32在好氧条件可以实现锰的高效氧化。且该菌Mn(II)的氧化过程主要发生在胞外，并最终导致花球状Mn₂O₃的产生。S. putrefaciens CN3合成Mn₂O₃的过程不是由氧化酶直接介导，而是通过分泌分子量在1 kDa到3 kDa之间的活性配体来加速Mn(II)的氧化过程。此外，随着初始pH值或介质中Mn(II)浓度的提升，细菌的Mn(II)氧化速率会进一步加快。该研究拓宽了对微生物Mn(II)氧化机制的认识，揭示了希瓦氏菌在锰生物地球化学循环中的关键作用。

该工作得到了国家自然科学基金委员会、科技部重点研发计划等项目的支持。

图1. Shewanella putrefaciens CN32好氧锰氧化机制

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.2c00342