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Different survival strategies of the phosphate-mineralizing bacterium Enterobacter sp. PMB-5 in response to cadmium stress: Biomineralization, biosorption, and bioaccumulation

生物吸附 生物矿化 生物累积 磷酸盐 化学 肠杆菌 细菌 生物膜 生物降解 环境化学 核化学 重金属 微生物学 生物 生物化学 吸附 大肠杆菌 有机化学 基因 古生物学 吸附 遗传学
作者
He Huang,Keke Wang,Shiyao Li,Ke Liang,Jingtong Dai,Jiannan Jian,LI Yong-you,Huakang Liu,Heng Xu
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:465: 133284-133284
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.133284
摘要

The phosphate-mineralizing bacteria (PMBs) has shown great potential as a sustainable solution to support pollution remediation through its induced mineralization capacity. However, few studies have been conducted on the mechanism of cadmium (Cd) tolerance in PMBs. In this study, a PMB strain, Enterobacter sp. PMB-5, screened from Cd-contaminated rhizosphere soil, has high resistance to Cd (540 - 1220 mg/L) and solubilized phosphate (232.08 mg/L). The removal experiments showed that the strain PMB-5 removed 71.69-98.24% and 34.83-76.36% of Cd with and without biomineralization, respectively. The characterization result of SEM, EDS, TEM, XPS and XRD revealed that PMB-5 induced Cd to form amorphous phosphate precipitation through biomineralization and adopted different survival strategies, including biomineralization, bioaccumulation, and biosorption to resistance Cd in the microbial induced phosphate precipitation (MIPP) system and the non-MIPP system, respectively. Moreover, the results of whole genome sequencing and qRT-PCR indicated that phosphorus metabolism genes such as pst, pit, phn, ugp, ppk, etc. and heavy metal tolerance genes (including ion transport, ion efflux, redox, antioxidant stress), such as czcD, zntA, mgtA, mgtC, katE, SOD2, dsbA, cysM, etc. were molecular for the PMB-5 mineralization and Cd tolerance of PMB-5. Together, our findings suggested Enterobacter sp. PMB-5 is a potential target for developing more effective bioinoculants for Cd contamination remediation.
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