Abstract Heavy metal pollution is a major global health challenge. In order to develop bioremediation solution for decontamination of environment from heavy metals one appropriate step is to investigate heavy metal resistance strategies used by microbial communities in the metal contaminated environments. The aim of the present study was to understand detailed mechanisms by which long time heavy metal (HM) exposed microbial community use to cope with excess of HMs. We exploited the Illumina high throughput metagenomic approach to examine taxonomical and functional diversity of copper enriched soil metagenome. Three enriched metagenomes were compared against 94 metagenomes derived from non-contaminated soils. Taxonomic composition analysis showed that phylogenetic profile of metal contaminated soils were enriched with γ-Proteobacteria . Comparison of functional profile of the two group reveled significant difference with potential role in HM resistance (HMR). Enriched SEED categories were “Membrane Transport”, “Cell Wall and Capsule”, “Stress Response”, “Iron acquisition and metabolism” and “virulence and defense mechanisms”. Raw metagenomic reads were assembled into scaffolds and predicted Open Reading Frames (ORFs) were searched against metal resistance gene database (BacMet). Based on enriched genes and gene categories and search of known HMR genes we concluded the microbial community cope with HM using at least 10 different mechanisms. Copper resistance genes were more abundant in the metagenome relative to other metals and pumping metals out of the cell were more abundant relative to other HMR mechanism. Results of the present study could be very helpful in understanding of HMR mechanism used by microbial communities.

Background: The viability and persistence of engineered bacterium candidates in field conditions is one of the consid­erable challenges in the paratransgenesis approach to fighting vector-borne diseases. Methods: In this study two engineered bacterium candidates to produce paratransgenic sand flies, Serratia AS1 and Enterobacter cloacae expressing m-Cherry fluorescent were applied on the leaves of the white saxaul plant (Haloxylon persicum), sugar bait, and rodent burrow soil and their persistent time was tested in desert condition, Matin Abad Coun­ty, Isfahan, August 2022. A PBS suspension of 109 cells/ml was used for sugar bait, spraying on plant leaves (~10 cm2) and 10 cm2 of rodent burrow soil. Sand fly samples were taken daily and were plated on LB Agar and the fluorescent cells were counted after 24 hours. Results: Time course in general caused a decrease in the number of bacteria for both strains. The two strains were per­sistent in sugar bait and on plant leaves for four days and on soil for two days. Although there were slight differences between the number of the bacteria in sugar baits, which was not significant (P< 0.05). The number of E. cloacae sur­viving on plant and in soil were significantly (P< 0.0001 and P= 0.046) higher than Serratia AS1. Conclusion: This study shows that plants or sugar bait are useful routes for delivery of the transformed bacteria for the paratransgenesis approach, although, the bacteria ought to be sprayed on plants or sugar baits should be replaced with new ones in four days intervals.