独立栄養チオシアン酸除去微生物バイオリアクターコンソーシアムのゲノム分解メタゲノミクス

金採掘と石炭の調査からの産業チオシアネート（SCN-）廃棄物の流れは、世界中で汚染された環境を持っています。最新の統合には、複雑な操作されたヘテロ栄養微生物叢の使用が含まれます。単純な環境の独立栄養微生物叢がBiodgrade SCN-に対して能力にはあまり注意が払われていません。ここでは、SCN装置の鉱山尾部を接種したバイオリアクター実験の結果を、独立栄養にインキュベートし、環境に関連するさまざまな条件にさらされた結果を示します。ゲノム分解メタゲノミクスは、Scn-ヒドロラーゼエンコード、硫黄酸化酸化酸化菌菌を媒介するscn分解を明らかにしました。これらの微生物は、代謝依存性の非SCNをサポートしています - ゼルフ酸化硫黄酸化自己栄養性および非硫黄酸化ヘテロトロフィス、および「ニッチ」微生物叢は、空間的に（浮遊性対耐久性）、環境パラメータの変化する間に）を発達させました。バイオリアクターのマイクロバイオーム構造は、温度の上昇とともに大幅に変化し、チオバシリから新規SCNヒドロラーゼエンコードガンマプロテオバクテリアにシフトしました。全体的な生物地球化学硫黄サイクリングの重要な中間体である硫化カルボニル硫化物（COS）の形質転換は、チオバシルスに関連するプラスミドホストCS2およびCOSヒドロラーゼ遺伝子によって媒介され、この機能の水平移動の可能性を明らかにしました。私たちの研究は、鉱山尾部からの単純な天然の独立栄養微生物叢を排除に使用できるため、鉱石処理水のリサイクルが改善され、マイニングの水文フットプリントが減少することを示しています。

Industrial thiocyanate (SCN-) waste streams from gold mining and coal coking have polluted environments worldwide. Modern SCN- bioremediation involves use of complex engineered heterotrophic microbiomes; little attention has been given to the ability of a simple environmental autotrophic microbiome to biodegrade SCN-. Here we present results from a bioreactor experiment inoculated with SCN- -loaded mine tailings, incubated autotrophically, and subjected to a range of environmentally relevant conditions. Genome-resolved metagenomics revealed that SCN- hydrolase-encoding, sulphur-oxidizing autotrophic bacteria mediated SCN- degradation. These microbes supported metabolically-dependent non-SCN--degrading sulphur-oxidizing autotrophs and non-sulphur oxidizing heterotrophs, and "niche" microbiomes developed spatially (planktonic versus sessile) and temporally (across changing environmental parameters). Bioreactor microbiome structures changed significantly with increasing temperature, shifting from Thiobacilli to a novel SCN- hydrolase-encoding gammaproteobacteria. Transformation of carbonyl sulphide (COS), a key intermediate in global biogeochemical sulphur cycling, was mediated by plasmid-hosted CS2 and COS hydrolase genes associated with Thiobacillus, revealing a potential for horizontal transfer of this function. Our work shows that simple native autotrophic microbiomes from mine tailings can be employed for SCN- bioremediation, thus improving the recycling of ore processing waters and reducing the hydrological footprint of mining.