近日，中國科學院合肥物質(zhì)院強磁場中心王俊峰研究員課題組，依托強磁場超導磁體實驗平臺，揭示了7 T磁場對趨磁細菌生理與分子水平的顯著影響。相關成果發(fā)表于國際權威期刊Applied and Environmental Microbiology。

趨磁細菌是一類典型磁感應的微生物，在地球磁場這部“天然導航儀”的指引下，趨磁細菌憑借細胞內(nèi)由納米級磁小體排列而成的“生物磁針”，可沿磁力線精準定向運動。這一獨特能力不僅幫助它們在復雜水體環(huán)境中快速鎖定最適生境，也為解析磁場與生物體耦合機制提供了理想模型。大量實驗證實，地磁場在趨磁細菌生長調(diào)控、代謝適應以及磁小體生物礦化過程中發(fā)揮關鍵作用，然而，現(xiàn)有研究多聚焦于天然地磁場范圍內(nèi)的感應與響應，高強度磁場下趨磁細菌的生物學行為仍是“盲區(qū)”。

團隊首次系統(tǒng)評估了7 T穩(wěn)態(tài)強磁場對趨磁細菌MSR-1的生理、礦化及轉錄組影響。結果顯示，強磁場顯著加速菌體生長約24.96%，磁小體產(chǎn)量提升，而單體晶體尺寸基本保持不變。轉錄組數(shù)據(jù)進一步指出，關鍵反硝化酶基因表達上調(diào)約2倍，暗示氮代謝在高磁場適應中扮演核心角色。PTR-MS實時監(jiān)測證實，NO和N?O產(chǎn)量提升約3.77倍和1.95倍，直接驗證了反硝化通路的增強。該研究填補了高磁場下趨磁細菌響應機制的空白，為解析微生物磁生物學效應及開發(fā)磁控代謝技術提供了新線索。

合肥物質(zhì)院強磁場中心博士生張靜與中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所萬娟研究員共同擔任第一作者，強磁場中心馬坤副研究員與中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所張同偉高級工程師為共同通訊作者。該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金以及安徽省自然科學基金等項目的支持。

文章鏈接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/aem.01069-25

圖1：MSR-1菌株在7 T磁場中的生長加快情況

圖2：7 T磁場對MSR-1菌株磁小體生物礦化的影響