2022
12/23
相关创新主体

创新背景

蘑菇是一种非凡的生物,在极端情况下,它们可以活一千多年,达到数百公顷的范围和超过500吨的生物量。然而,在重金属的积累中,迄今为止一直是主要关注焦点的子实体并没有发挥主要作用,尽管它们的收获和消费构成了进入人类食物链的门户。它主要是菌丝体的地下精细网络,负责从环境中吸收重金属。

 

创新过程

真菌与铕相互作用

森林中的许多可食用蘑菇受到放射性核素的污染,且可以积累其他重金属。亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫中心(HZDR)的一个团队研究了四种不同真菌物种与铕相互作用的细节,作为某些锕系元素和其他稀土元素代表的非放射性和化学类似物。科学家们正在破译放射性核素在环境中的迁移行为,这些细节对于危害评估和工业修复或提取程序的开发都是必不可少的。

铕是三价锕系元素镅和锔的类似物,镅具有高放射性毒性。钚-241被释放出来,衰变成镅-241,半衰期为14.4年。其他放射性核素,如铯或锶,将慢慢消失。但镅的份额将继续上升,直到事故发生后估计70至80年才会达到峰值。

此外,稀土金属铕是多种高科技产品的重要组成部分。在提取过程中,甚至通过不当处置,铕都有可能释放到环境中。作为钙的类似物,铕可以严重破坏人体的细胞代谢,研究致力于探究不同类型的真菌是否以相同的方式与这些重金属相互作用。

真菌中的重金属不同

研究人员选择了木材降解真菌,如常见的Split-Gill、牡蛎蘑菇和Tiger Sawgill,以及以死亡有机物为食的White Dapperling。他们用铕对抗这些真菌。在以前的工作中,他们研究了真菌对铯,锶和铀元素的反应,因为它们要么在放射性毒性中很重要,要么是核燃料的成分。从这些研究中,他们了解到,分裂鳃可以在其细胞中吸收大量铀而不会死亡。团队使用光谱学和显微镜的组合来阐明不同结合形式的铕的发生与细胞上或细胞中各自的结合位点之间的关系。

结果表明,真菌与重金属的相互作用非常不同。虽然所有真菌的化学相互作用的性质是相似的,但所涉及的细胞成分、运输和摄取,以及细胞中的积累位点是非常不同的。例如,虽然白鳃仅结合少量的铕,铕以精细分布的方式固定在细胞中,但与其他真菌相比,裂鳃可以结合多达四倍的铕。该物种属于白腐真菌,即可以分解木材成分木质素以用于其新陈代谢的真菌。它们在细胞壁外侧形成不溶性含铕的沉淀物:这表明真菌根据其营养生理学对重金属的行为也不同。

研究团队希望为新发现找到各种应用,例如可以使重金属污染地区再次农业使用,这需要更精确地了解分子过程和生物体内的运输。由于一些真菌物种的长寿命,放射性物质可以部分储存直到它们衰变。因此,它们一方面适用于快速辐射防护预防措施,另一方面适用于受污染土壤的补救。

 

创新关键点

组合使用光谱和显微镜探究真菌与重金属的相互作用以及真菌菌丝体的地下网络结构对于处理重金属污染的作用。

 

创新价值

新发现为未来将真菌用作净化塔的载体材料提供可能性。通过阐明放射性核素在环境中的行为,可以构成详细建模和预测的先决条件,而这些建模和预测又对于现实的风险评估至关重要。

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