HMX双靶点抑制土壤微生态与分泌系统介导的合成微生物组修复新机制

《Bioresource Technology》：Soil microecosystem collapse and revival: Dual-targeted HMX toxicity versus secretion system-mediated synthetic microbiome restoration

本文系统揭示了HMX通过抑制细胞色素c氧化酶和螯合Zn2+/Ni2+辅因子引发土壤"能量-营养"双危机的微生态毒性机制，创新性构建分泌系统介导的合成微生物组（含巨大芽孢杆菌等6株菌），实现HMX降解率96.4%及土壤呼吸强度3.11倍提升，为军事污染场地修复提供"微生物组增强元素循环稳态"新范式。

　　

HMX对土壤碳氮耦合与循环平衡的干扰

HMX污染显著改变了土壤关键生物地球化学过程。土壤呼吸强度显著降低71.3%（p < 0.05）（图1A）。β-葡萄糖苷酶、脱氢酶和硝酸还原酶活性分别被显著抑制63.4%、32.5%和29.5%（p < 0.05）（图1D、I、J）。HMX暴露对α-葡萄糖苷酶、β-木糖苷酶、纤维生物糖苷酶、β-乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、脲酶、亚硝酸还原酶和过氧化物酶活性无显著影响。

讨论

HMX在土壤中的持久性机制及其多层级生态毒理效应尚不明确。本研究中100 mg·kg^-1 HMX暴露40天后的残留率达94.4%，反映出对称环状硝胺结构对水解、光解和生物降解的强抵抗性（Chai等，2025）。HMX污染通过抑制β-葡萄糖苷酶和脱氢酶等关键酶，显著改变土壤关键生物地球化学过程。

结论

本研究结果系统揭示HMX通过双靶点抑制机制在土壤环境中引发生态危机级联反应。HMX的环状硝胺结构赋予的化学稳定性（40天残留率94.4%），连同对电子传递链关键组分（如细胞色素c氧化酶）的抑制，引发微生物能量代谢崩溃并导致土壤呼吸下降71.3%。