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四环素（TC）在土壤中残留造成污染，威胁食品安全。研究人员接种丛枝菌根真菌（AMF），探究其对菌丝际土壤 TC 的削减机制。结果显示 AMF 可降低土壤有机碳和全氮含量等促进 TC 削减。为 TC 污染土壤修复提供新思路。
在农业和医疗领域，四环素（Tetracycline，TC）曾是对抗细菌感染的 “得力战将”，被广泛应用于动物疾病的治疗和预防，常添加在牲畜饲料中。但它就像一把双刃剑，随着使用量的不断增加，问题逐渐暴露。由于动物无法完全吸收 TC，30% - 90% 的 TC 会随尿液和粪便排出，进入土壤环境。TC 在土壤中的半衰期长、水溶性高，很容易随着地表径流流入土壤深处，污染土壤和地下水。我国部分农田土壤中 TC 含量高达 5 - 25mg/kg，沈阳地区和珠江三角洲的土壤中也检测出了不同浓度的 TC。
土壤中的 TC 残留危害极大，它会增强细菌耐药性，改变土壤微生物群落结构，降低土壤微生物的生物有效性，还会增加抗生素抗性基因的丰度，对人类食品安全构成严重威胁。面对这一困境，科研人员积极探索各种去除土壤中 TC 的方法，如 Fenton 试剂氧化、臭氧化、光催化氧化和生物降解等。然而，在众多方法中，生物降解虽重要却知之甚少。丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）作为土壤中有益的微生物，能与 80% 的陆生植物形成共生关系，增强植物对多种环境压力的抵抗能力。但目前关于 AMF 对土壤中 TC 降解微生物群落的影响以及对 TC 的后续作用，相关研究还很有限。
为了解开这些谜团，黑龙江大学的研究人员开展了一项关于利用 AMF 修复四环素污染土壤的研究。他们假设接种 AMF 能通过改变菌丝际土壤的生化特性、重塑细菌群落结构、富集相关功能基因来削减 TC 残留。研究结果表明，在 TC 胁迫下，接种 AMF 降低了菌丝际土壤有机碳和全氮含量，增加了 β- 葡萄糖苷酶（β-glucosidase）和脲酶（urease）的活性。同时，接种 AMF 后，菌丝际土壤中如 Pseudomaricurvus 等细菌属的相对丰度显著增加，还有 Cellulosimicrobium、Roseibium、Citromicrobium 和 Hephaestia 这四个细菌属仅在接种 AMF 的土壤中存在，功能基因 Unigene456231 和 Unigene565663 在菌丝际土壤中显著富集。这意味着 AMF 通过调节菌丝际土壤中与碳氮循环相关的特性，重塑细菌群落结构，促进了 TC 的削减。该研究成果发表在《Applied Soil Ecology》上，为利用 AMF 修复 TC 污染土壤提供了理论依据，为可持续土壤管理提供了技术支持。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：采集黑龙江大学御志园花坛 0 - 20cm 耕层土壤作为实验土壤，去除植物根系和石块；选用黑龙江省高蛋白大豆品种‘黑农 88’进行实验；在实验过程中分析 AMF 的定植率，以此来评估 AMF 与大豆根系的共生情况 。
分析 AMF 定植率：实验表明，在大豆生长期间，AMF 成功与大豆根系形成共生关系。在接种 AMF 的 F 组和 FT 组中，定植率逐渐上升。F 组在 30d 时定植率为 61.35%，90d 时达到 94.65%；FT 组在 30d 时定植率为 56.80%，90d 时达到 92.61% 。这说明 AMF 与大豆根系建立了良好的共生关系，为后续研究奠定了基础。
AMF 对菌丝际土壤生化特性的影响：研究发现，在 TC 胁迫下，接种 AMF 降低了菌丝际土壤有机碳和全氮含量，同时增加了 β- 葡萄糖苷酶和脲酶的活性。这表明 AMF 可以调节菌丝际土壤中与碳氮循环相关的特性，可能对 TC 的削减起到促进作用。
AMF 对菌丝际土壤细菌群落结构的影响：接种 AMF 后，菌丝际土壤中部分细菌属的相对丰度发生变化，如 Pseudomaricurvus 等细菌属的相对丰度显著增加。此外，还有四个细菌属 Cellulosimicrobium、Roseibium、Citromicrobium 和 Hephaestia 仅在接种 AMF 的土壤中存在。这说明 AMF 重塑了菌丝际土壤的细菌群落结构。
AMF 对菌丝际土壤功能基因的影响：研究检测到功能基因 Unigene456231 和 Unigene565663 在菌丝际土壤中显著富集。这意味着接种 AMF 可能通过富集相关功能基因，调节 TC 降解代谢，从而促进 TC 的削减。
研究结论表明，AMF 可以通过调节菌丝际土壤中与碳氮循环相关的特性，重塑细菌群落结构，促进 TC 的削减。在 TC 胁迫的菌丝际土壤中，接种 AMF 降低了土壤有机碳和全氮含量，增强了 β- 葡萄糖苷酶和脲酶的活性，进而推动了 TC 的削减进程。
这项研究意义重大，它揭示了 AMF 增强菌丝际土壤中 TC 削减的分子机制，为将 AMF 作为生物制剂修复 TC 污染土壤提供了新的视角，也为推动可持续农业发展提供了理论和技术支持。不过，该研究仅基于单盆栽实验，在更广泛的生态应用场景中，其结论可能存在一定局限性。后续研究可以进一步探究不同环境因素下的修复效果，并开展田间试验，为解决土壤 TC 污染问题提供更全面、更可靠的方案。
