细胞外囊泡在促进微生物驱动的锰还原过程中的多重作用

《Environmental Science & Technology》：Multiple Roles of Extracellular Vesicles in Promoting Microbial-Driven Manganese Reduction

　　微生物驱动锰还原过程中胞外囊泡（EVs）的作用及其机制研究。EVs通过增强微生物代谢、促进生物膜形成和促进电子传递（EET）显著提高锰还原效率，其携带的氧化还原酶和黄素类物质对电子转移至关重要，可能参与其他元素循环。

　　

微生物驱动的锰（Mn）还原过程影响着锰的地球化学循环以及各种有机和无机物质的环境命运。已知细胞外囊泡（EVs）会影响微生物的代谢活动，但它们在锰还原过程中的具体作用仍不明确。通过宏基因组分析，我们探讨了环境中的EVs可能在这一过程中的作用，并使用代表性功能菌株验证了其功能。在土壤和废水中，分别有8.05%和12.89%的EVs来源于电活性微生物。添加EVs后，Shewanella oneidensis MR-1菌的birnessite还原速率从2.31 μmol/(L·h)提高到了20.86 μmol/(L·h)。微生物生理实验和原位电化学分析表明，EVs增强了细胞代谢，促进了生物膜的形成，并促进了细胞外电子转移（EET）。EVs中存在的多种氧化还原酶和代谢物有助于更有效地利用底物并节约能量，从而增加了生物量积累，底物消耗量提高了45.33%。EVs中的内膜和外膜c型细胞色素以及黄素对于促进微生物的EET至关重要。这些发现突显了EVs在微生物驱动的锰还原过程中的多方面作用，它们也可能以类似的方式参与其他元素的循环。