编辑推荐：
为探究重金属胁迫下根际关键微生物标志物作用，研究人员分析 5 种植物（大麦、油菜、东南景天等）镉污染根际及非根际土壤微生物群落，发现关键标志物如根瘤菌属等具固氮、耐镉及产铁载体能力，为镉污染修复提供新策略。
土壤重金属污染已成为全球生态治理的棘手难题，其中镉（Cd）因其高毒性和生物累积性备受关注。传统土壤修复技术面临成本高、易二次污染等瓶颈，而植物 - 微生物联合修复（phytomicrobial remediation）因其环境友好性成为研究热点。然而，根际微生物群落如何响应镉胁迫、哪些关键微生物类群驱动植物对镉的吸收与耐受机制尚不明确。在此背景下，浙江某研究团队针对镉污染农田土壤，开展了根际微生物标志物与植物镉积累关联的系统性研究，相关成果发表于《Earth Critical Zone》，为重金属污染修复提供了新视角。
该研究选取大麦（BY）、油菜（BL）、东南景天（SP，Cd 超富集植物）、野老鹳草（GC）和蛇床（CM）五种植物，采集浙江台州电子废弃物拆解场地周边镉污染农田土壤，通过高通量测序（Illumina Novaseq6000 平台）分析根际与非根际土壤细菌（16S rRNA 基因 V4 区）和真菌（ITS 区）群落结构，并结合定量 PCR（qPCR）检测微生物拷贝数。通过随机森林模型、共现网络分析筛选关键微生物标志物，进一步分离培养典型菌株（如根瘤菌属 Rhizobium sp. WW22、伯克霍尔德菌属 Burkholderia sp. WW13 等），验证其耐镉性、固氮酶活性及对东南景天生长和镉积累的影响。
3.1 土壤微生物群落多样性与组成
研究发现，根际与非根际土壤微生物 α 多样性无显著差异，但细菌 β 多样性受土壤理化性质（如 pH、总碳 TC、总氮 TN）和重金属（尤其是 Cd）影响显著，而真菌群落更多受植物种类调控。优势细菌门包括变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteriota）等，真菌以子囊菌门（Ascomycota）为主。东南景天根际微生物网络结构更复杂，其细菌网络中鉴定出 29 个连接者（connectors）和 34 个模块枢纽（module hubs），多数属于变形菌门。
3.2 关键微生物标志物筛选
随机森林模型识别出 30 个细菌 ASVs 和 28 个真菌 ASVs 作为标志物，其中细菌标志物主要为变形菌门的伯克霍尔德菌属 - 卡瓦列罗菌属 - 副伯克霍尔德菌属（Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia）、假单胞菌属（Pseudomonas）等。共现网络分析显示，这些标志物与土壤 Cd 浓度（尤其是可还原态 Cd）呈正相关，且在东南景天根际富集。值得注意的是，5 种植物共享 9 个细菌关键标志物属，包括根瘤菌属（Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas），提示不同植物在镉胁迫下招募相似功能菌群。
3.3 功能验证与机制解析
从东南景天根际分离的 3 株关键菌株（Rhizobium sp. WW22、Burkholderia sp. WW13、Pseudomonas sp. WW2）均表现出强耐镉性，其中 Burkholderia sp. WW13 的最小抑菌浓度（MIC）高达 1000 mg/L，并能高效产生铁载体（siderophore，96.57%）和固氮酶活性（262.50 IU/L）。水培实验表明，接种 WW13 显著促进东南景天地上部生物量、叶绿素含量（SPAD 值）和氮吸收，同时使地上部镉积累量和生物富集系数（BCF）提高约 50%。扫描电镜（SEM）观察显示，WW13 在根表密集定殖，其产生的铁载体可能通过螯合作用增强 Cd 的生物有效性，促进植物吸收。
研究揭示了根际关键微生物标志物通过固氮、产铁载体和耐镉性三重机制，协同促进超富集植物的生长和镉积累。特别是伯克霍尔德菌属等功能菌群，可作为生物强化剂优化植物 - 微生物联合修复技术。该研究首次在镉污染土壤中鉴定出兼具网络枢纽地位和功能指示作用的 “关键标志物”，为靶向调控根际微生物组、提升修复效率提供了理论依据和候选菌株资源。未来研究可进一步探索这些菌株与植物互作的分子机制，推动其在重金属污染农田修复中的实际应用。
