2024年11月25日，应兰州大学泛第三极环境中心邀请，中国科学院地球化学研究所研究员郝立凯进行了题为“铁氧化微生物的多组学特征与环境适应策略”的专题讲座。讲座由计慕侃教授主持，采用线下线上结合的方式进行。

铁作为地球地壳中最丰富的金属之一，在微生物代谢过程中发挥着重要作用。在微生物介导元素循环过程中，铁参与能量传递，并且可作为电子供体或受体参与微生物的呼吸作用和代谢过程。尽管现有研究已对厌氧铁氧化微生物的机制有了初步理解，但对于中性铁氧化细菌的系统性多组学研究仍较为缺乏。本研究通过多组学方法，分析了两种中性铁氧化菌——Rhodobactersp.SW2和Acidovoraxsp.BoFeN1，重点探讨了它们的铁氧化代谢路径及相关蛋白质和代谢物的特征，以回答关于铁代谢途径和电子摄取机制等关键科学问题。

研究采用了蛋白质组学、代谢组学、脂质组学和糖组学等多种技术对两种菌株进行分析。通过蛋白质组学分析，发现Rhodobactersp.SW2的蛋白质主要分布在细胞质、周质空间及内膜上，细胞外蛋白较少（2.78%）。而Acidovoraxsp.BoFeN1的蛋白质分布则更集中于细胞内，细胞外蛋白比例较低（1.76%）。这些差异表明，Rhodobactersp.SW2可能在氧化环境中具有更好的适应性，能够高效利用铁作为能量来源。

通过对比有铁和无铁环境生长的Rhodobactersp.SW2蛋白质组学数据，发现有262个蛋白在有铁环境中过量表达，其中35个与铁氧化相关，227个与光自养相关。相比之下，Acidovoraxsp.BoFeN1的蛋白质组更为复杂，识别出352个显著差异蛋白，其中180个与铁氧化相关，172个与硝酸盐还原相关。这表明，Acidovoraxsp.BoFeN1具有更复杂的代谢调控机制，可协调铁氧化和硝酸盐还原过程，以应对不同的环境压力。

在代谢组学方面，研究筛选出4156种代谢物，其中264种为差异代谢物。在差异代谢物中，90%为光自养特有，10%为光铁细菌特有。这些差异代谢物提示了铁氧化菌在不同生态条件下可能具有不同的代谢特征。此外，脂质组学分析揭示了两种菌株在脂质种类上的差异，并发现了可能用于铁氧化的相关脂类，提供了可用于指示铁氧化菌丰度的新分子标记物。糖组学分析显示，70种糖残基信号中有4种在光铁细菌中有显著差异，这表明铁氧化菌的糖组特征与其代谢活动密切相关。

本研究的结果表明，Rhodobactersp.SW2采用了一种较为保守且节能的铁氧化策略，而Acidovoraxsp.BoFeN1则采用了更为复杂的铁氧化与硝酸盐还原联合代谢策略。两者在蛋白质分布、代谢产物和脂质组特征上均存在显著差异，提示铁氧化菌在不同的生态环境中可能具有不同的生理适应机制。本研究不仅揭示了铁氧化微生物的代谢网络和环境适应性，还为工业应用中的功能性细菌培养提供了理论基础和数据支持。

该报告引起了老师和同学们的浓厚兴趣，参会师生们与郝立凯研究员展开了积极的学术交流和激烈的思维碰撞。会议在中心师生们的热烈掌声中圆满结束。