基于宏蛋白质组学的植物修复后土壤健康恢复机制揭示

《Journal of Hazardous Materials》：Unveiling Soil Health Recovery After Phytoremediation: Insights from a Metaproteomic Approach

本研究通过五年期田间试验验证了生物技术植物修复策略对复合污染土壤的修复效能，结合宏蛋白质组学（metaproteomics）揭示了微生物功能活性恢复机制。结果显示多氯联苯（PCBs）浓度从8.35降至0.68 mg/kg，汞（Hg）、镉（Cd）、锌（Zn）、铅（Pb）等重金属去除率达55.5%-91.6%。研究证实植物修复能重建土壤微生物代谢网络（如GAPDH、GroEL等关键蛋白），为污染场地生态恢复提供分子水平证据。

　　

实验设计

实验在那不勒斯西部Bagnoli棕色地块进行，该2平方公里区域存在重金属（HMs）、多氯联苯（PCBs）和多环芳烃（PAHs）复合污染。研究设置3个处理试点（A1/A3/A7）和未处理对照（B0/B1），通过五年监测评估修复效果。

污染物削减的化学分析与评估

试点区域污染物浓度显著下降：多氯联苯总量在对照区从8.35降至7.68 mg/kg，而处理区骤降至0.68 mg/kg。重金属去除率对比未处理对照（B1）显示：汞（Hg）91.6%、镉（Cd）69.5%、锌（Zn）55.5%、铅（Pb）60.5%。宏蛋白质组学发现处理土壤中微生物代谢酶（GAPDH、异柠檬酸脱氢酶）、应激蛋白（GroEL、HSP70）及氨基酸/核苷酸合成酶表达上调，Pseudomonas knackmussii和Microbacterium hydrocarbonoxydans等菌群显著富集。

植物修复田间验证的重要性

长期田间试验是评估植物修复技术实际应用价值的关键。本研究通过宏蛋白质组学动态解析微生物功能响应，证明在真实环境压力下微生物代谢能力仍能有效恢复，为污染土壤生态功能重建提供直接证据。

结论

五年田间试验证实生物技术植物修复能同步去除有机/无机污染物，并重建土壤微生物代谢核心功能。宏蛋白质组学为生态恢复监测提供了高分辨率技术支撑。