微電極案例：微藻-真菌共生系統中的耦合效應促進O2?? 產生

       本次分享一篇由復旦大學張繼彪研究團隊在《Journal of Hazardous Materials》上發表的一篇學術論文The coupling effect promotes superoxide radical production in the microalgal-fungal symbiosis systems: Production, mechanisms and implication for Hg(II) reduction。本文的主要內容是研究微藻-真菌共生系統中的耦合效應如何促進超氧自由基（O₂^•? ）的產生，以及這一過程對于水體中Hg(II)（汞離子）還原的潛在影響。研究發現，微藻與真菌的共生關系通過增強O₂^•? 的產生，有助于Hg(II)的還原，從而可能影響水環境中的汞循環。研究還探討了O₂^•? 產生的環境影響，以及微藻-真菌系統中O₂^•? 的產生與微生物群落結構和元素循環之間的關系。

摘要：

       汞（Hg）的氧化還原轉化對空氣-水界面的汞交換至關重要。然而，水體中微藻-真菌共生系統產生的超氧自由基（O₂^•? ）對Hg(II)還原的貢獻尚不清楚。在這里，本文研究了微藻與真菌之間耦合效應對O₂^•? 產生的增強潛力、調查了微環境、微生物與O₂ ^•? 產生之間的關系。此外還探討了O₂^•? 對Hg(II)還原的含義。結果顯示，微藻和真菌的耦合效應在共生系統中增強了O₂^•? 的產生，O₂^•? 的產生在湖水中的第4天達到峰值，為160.51 ± 13.06–173.28 ± 18.21 μmol/kg FW（鮮重）。此外，O₂^•? 表現出與微藻-真菌聯合體界面上溶解氧含量和氧化還原電位變化相關的晝夜波動。偏最小二乘路徑建模（PLS-PM）表明，O₂^•? 的形成主要與微環境因素和微生物代謝過程有關。實驗結果表明，微藻-真菌系統中的O₂^•? 可以介導Hg(II)的還原，促進汞的轉化和循環。這些發現強調了微藻和真菌共生系統在水生環境中汞轉化中的重要性。

結論：

       本研究調查了微藻-真菌共生系統中的胞外O₂^•?產生、其機制、附著的微生物群落演替，以及對表層水體中Hg(II)還原的環境影響。結果顯示，耦合效應促進了微藻-真菌系統中O₂^•?的產生，CGl、HGl和SGl中的O₂^•?濃度先是增加然后減少，在第4天分別達到峰值173.28 ± 18.21、171.35 ± 13.16和160.51 ± 13.06 μmol/kg FW。不同的微藻-真菌系統對從湖水中富集微生物群落有不同的影響；然而，總體而言，微生物群落的Chao1和Sobs多樣性指數呈上升趨勢，變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidota)和厚壁菌門(Firmicutes)逐漸成為所有系統中的主要細菌。此外，本研究工作揭示了微藻-真菌系統中的微生物生長和代謝通過調節EPS、光合作用、NADH活性和溶解氧等各種因素來介導O₂^•?的產生。這項工作表明，微藻-真菌系統中胞外產生的O₂^•?可以介導Hg(II)的還原，可能減少水中Hg的停留時間，并增加Hg(0)向大氣的釋放。研究結果強調了微藻和真菌共生系統在水環境中Hg轉化中的重要性。

微電極技術應用：

1. 使用微電極傳感器（Micro 2100, Easysensor Ltd., China）來測量微藻-真菌共生體界面微環境中的溶解氧（DO）和氧化還原電位（Eh）。

2. 通過微電極技術監測微藻-真菌系統中活性氧（O₂^•?）和超氧自由基（O₂^•?）的含量，以研究OO₂^•?的產生過程。

3. 微電極技術用于分析微藻-真菌共生系統中的微環境因子，如DO和Eh，這些因子與O₂^•?的產生密切相關。

通過這些應用，微電極技術為理解微藻-真菌共生系統中O₂^•?的產生機制提供了重要工具，進而有助于揭示這些共生系統在水環境修復和污染物處理中的潛在作用。