程 思，王 超，沈仁芳*

高耐铝红酵母RS1的红外光谱和拉曼光谱研究①

程 思1,2，王 超1，沈仁芳1,2*

(1土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)，南京 210008；2中国科学院大学，北京 100049)

微生物菌株RS1是从江西鹰潭油茶酸性土壤中筛选获得的一株高耐铝红酵母，能够忍耐高达200 mmol/L以上的铝浓度。前期研究表明RS1可以把铝固定在细胞表面，阻挡其进入细胞内部，但是细胞表面何种基团参与铝的固定并不清楚。本文综合采用傅里叶红外光谱和拉曼光谱技术研究了铝胁迫下红酵母RS1细胞表面官能团变化，以期从光谱学角度来探索RS1的高耐铝机制。研究发现，70 mmol/L铝处理24 h后RS1红外光谱中1 403 cm–1处的吸收峰红移到1 397 cm–1处，这可能是羧基峰；在1 706 cm–1处出现新的吸收峰，这可能是羰基峰；酰胺I带吸收峰强度显著上升，且甘露聚糖的吸收峰消失。拉曼光谱在779、856 cm–1处和1 270 cm–1处出现新的吸收峰，可能分别为核糖核酸、酪氨酸和酰胺Ш带的吸收峰。综合结果表明，RS1细胞表面与铝吸附相关的物质主要是细胞壁多糖和蛋白质，主要涉及的官能团包括羧基、羰基和酰胺基。这些细胞表面官能团对铝的固定作用可能是红酵母RS1高耐铝的一个重要机制。

红酵母；铝毒；傅里叶红外光谱；拉曼光谱

全球酸性土壤面积约为39.5×108hm2，占可耕地土壤面积的40% 左右[1]。我国酸性土壤主要分布在南方各省，在热带和亚热带地区土壤酸化问题尤为严重，酸性土壤总面积约为218 km2，约占我国陆地面积的22.7%，而且面积不断在扩大[2]。当土壤pH<5时，土壤中的铝会从固相释放进入土壤溶液或以交换性铝吸附于土壤表面的阳离子交换位上，使土壤铝活性增加，进而产生毒害[3]。铝毒被认为是酸性土壤生物生长的主要限制因子之一[4]。植物忍耐铝的浓度一般小于0.1 mmol/L。近年来，一些土壤高耐铝微生物被发现，它们能够在几十甚至几百毫摩尔的铝浓度下生长[5-9]。这些微生物菌株对铝的忍耐程度远大于植物，其中必然存在有别于植物的耐铝机制。由于微生物具有生长快、周期短、易变异等优点[10]，因此可以作为研究生物高耐铝机制的良好试验材料。对其高耐铝机制的阐明一方面可很好地补充生物的耐铝机制，另一方面有助于酸性土壤生产力及生态系统的维持，改善生态环境[11]。

本实验室前期从江西鹰潭油茶土壤中筛选获得一株高耐铝红酵母RS1，在200 mmol/L的铝浓度中仍可以生长[12]。……