水稻内生真菌群落调控籽粒镉积累的生态机制与功能解析

针对土壤镉(Cd)污染威胁水稻粮食安全的难题，研究人员通过高通量测序和培养组学技术，系统解析了不同Cd污染水平(LC/HC)下水稻内生真菌群落的动态变化及其与Cd积累的关联。发现高Cd胁迫显著降低根系真菌多样性(Shannon指数)，富集Alternaria、Fusarium等耐Cd菌属，并通过共现网络分析揭示微生物群落模块化增强的生态适应策略，为利用微生物调控作物重金属积累提供新视角。

　　

水稻作为典型的镉(Cd)超富集作物，其籽粒Cd积累直接威胁粮食安全。有趣的是，寄居在植物体内的内生真菌(endophytes)被发现能显著影响宿主重金属代谢，但关于水稻内生真菌群落如何响应Cd胁迫并调控籽粒Cd积累的机制仍属空白。

研究团队采用高通量测序技术，对比分析了不同Cd污染土壤(低浓度LC vs 高浓度HC)中水稻各生育期组织的内生真菌群落特征。结果显示，土壤Cd浓度和组织部位对群落结构的影响远超生育期——高Cd胁迫使根系真菌的物种多样性(Shannon指数)和均匀度(Evenness指数)显著降低，同时促使Alternaria(链格孢属)、Fusarium(镰刀菌属)等耐Cd菌属的相对丰度上升。LEfSe分析进一步鉴定出Stellatospora等5个在高Cd环境特异性富集的生物标志物(biomarkers)。

通过培养组学获得的耐Cd菌株(如Sarocladium属)证实了上述发现。共现网络(co-occurrence network)分析揭示耐人寻味的生态策略：高Cd条件下，根系内生真菌群落呈现更高的模块化(modularity)和亚群数量，但不同菌属间的正相关性减弱，暗示微生物通过"分工协作"和"生态位分化"来应对环境胁迫。这些发现为理解"植物-微生物"协同适应重金属胁迫提供了新见解——水稻可能通过招募耐Cd真菌来稳定微生态平衡，而真菌群落则通过多样化生存策略帮助宿主缓解Cd毒害。