智能所在低温等离子体真菌杀灭机制研究方面取得进展

　　近期，中科院合肥研究院智能所黄青课题组在低温等离子体真菌杀灭机制研究方面取得进展，相关研究成果已被国际期刊Science of the Total Environment 接收发表。

　　低温等离子体能够高效灭活有害微生物，它可以通过产生多种氧化活性物质（ROS）诱发微生物产生氧化应激反应，进而导致不同死亡方式。探明各种ROS在杀灭有害微生物中起到的作用，对于低温等离子体杀菌技术的应用推广有重要指导意义。

　　近年来，黄青带领课题组研究人员在低温等离子体微生物消杀机理及应用方面做了系统的研究工作。在本研究中，课题组深入研究了低温等离子体产生的活性氧（ROS）在杀灭真菌过程中各自作用，包括羟基自由基（·OH），单线态氧（¹O₂），过氧化氢（H₂O₂），超氧阴离子（O₂^-），发现单线态氧进入细胞内而与其它活性氧共同杀伤微生物的协同作用。

　　科研人员在前期研究的基础上，以真菌模式生物酵母为研究对象，深入研究了低温等离子体产生的ROS（·OH，¹O₂，H₂O₂，O₂^-）情况，特别探讨了它们与胞内各种ROS（·OH，¹O₂，H₂O₂，O₂^-）的随时间变化关系（图1）。研究发现，在等离子体产生的各种ROS中，·OH主要通过破坏壁膜结构导致真菌失活，而¹O₂与其它ROS具有协同杀灭真菌的作用。等离子体产生的¹O₂能够诱导线粒体膜电位(MMP)去极化，而MMP去极化程度的不同决定了细胞的不同命运。在短时间的等离子体处理过程中，线粒体轻度损伤会导致细胞凋亡的发生。而长时间处理，等离子体产生的·OH会严重损伤细胞膜，大量的¹O₂会诱导MMP严重去极化，继而能够导致胞内O₂^-和Fe²⁺的增加，从而导致细胞的坏死。此外，团队还发现¹O₂诱导能够导致胞内蛋白聚集，坏死体RIP1/RIP3产生，最终导致程序性坏死发生（图2）。

　　本项研究增进了大家对低温等离子体灭菌机理的认识，并为低温等离子体杀灭真菌微生物提供理论指导。该研究工作得到安徽省重点研发计划、中国博士后基金等项目资助。

　　文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722036737 

　　图1：酵母胞内ROS（·OH，¹O₂，H₂O₂，O₂^-）变化规律

　　图2：低温等离子体诱导凋亡和程序性坏死发生机制