我院红树林湿地生态学课题组综述利用微生物组可持续调控…

　　

2025年5月，深圳大学生命与海洋科学学院红树林湿地生态学研究团队在环境科学与生态学1区Top期刊Journal of Cleaner Production（影响因子9.8）上在线发表题为“Mercury-induced alterations in soil microbiome: A potential for microbiome stewardship to remediate contaminated soils”的综述论文（图1），系统综述了重金属汞诱导土壤微生物变化的生态效应及其响应汞污染的抗逆生理及分子机制，为修复土壤汞污染的重要生物资源开发及环境汞污染问题的可持续治理提供了潜在的新视角。

图1 相关研究论文已在线发表

随着工业化和城市化的快速推进，环境中重金属污染问题日益严峻。汞（Hg）作为一种剧毒且难以降解的重金属，因其广泛应用于工业制造、矿山开采及农业生产等领域，导致土壤汞污染问题日趋严重。汞作为一种全球性污染物，不仅危害地球环境和动植物等生命体，更影响着陆地和湿地生态系统中为植物提供抗污染支持的核心微生物群落，进而影响生态系统的稳定性和健康。

微生物群落是土壤生态系统的核心组成部分，承担着物质循环、能量流动及污染物降解等关键生态功能。研究表明，土壤中汞污染会显著改变微生物群落的多样性和丰度，尤其是对细菌、真菌以及原生生物等群体造成不同程度的抑制。汞的毒性通过抑制微生物酶系统及细胞代谢过程，降低其生长速率和代谢活性，从而削弱微生物群落的生态功能。这种扰动可能导致生物地球化学循环、碳封存和养分周转（碳氮磷硫）等生态过程失衡，影响植物营养吸收和生长，最终波及整个生态系统的健康。解析关键功能菌群并构建合成微生物群落（SynCom），可有效缓解汞毒害，促进植物生长与生产力提升，同时实现病原菌防控和生态系统功能恢复（图2）。

图2 汞对森林、农业和红树林湿地等生态系统土壤微生物组成和功能的影响

在高浓度汞污染土壤中，微生物群落的多样性普遍下降。通过高通量测序和群落结构分析，研究人员发现受汞污染的土壤中优势微生物种类减少，而部分耐汞微生物则相对丰度增加。某些细菌，如变形菌门和放线菌门成员，表现出较强的汞耐受性，这可能与其拥有特定的汞抗性基因有关。例如mer基因簇编码的汞还原酶能够将有毒的汞离子还原为较无害的汞蒸气，从而降低汞的毒性（图3）。真菌群落的变化则更为复杂，部分真菌可能通过分泌络合物或改变代谢路径，降低汞的生物有效性，从而减轻毒害。

图3 土壤微生物组对长期汞污染的响应机理机制

基于微生物的汞污染修复技术近年来受到广泛关注。微生物修复方法具有低成本、环境友好及适用范围广等优势，成为解决土壤重金属污染的有效手段之一。通过筛选和培养高效耐汞菌株，结合植物修复技术（如植物-微生物共生修复），可以显著提升污染土壤中汞的去除效率。未来研究需进一步揭示耐汞微生物的基因调控网络和代谢途径，优化微生物修复策略，实现环境修复的高效与可持续（图4）。

图4 “微生物调控”可作为一种潜在工具缓解汞对生态系统的有害影响

该项综述通过总结重金属汞对土壤微生物组的影响及微生物组对其的响应机制与适应策略，不仅有助于揭示污染生态毒理学过程，还为开发生物修复技术提供理论支持。通过微生物与植物等生态系统成员的协同作用，有望实现对汞污染土壤的有效治理，促进生态环境的恢复和可持续发展。

深圳大学为第一完成单位，生命与海洋科学学院副研究员郎涛博士为第一作者，周海超副教授为论文通讯作者。本研究获深圳市科技创新局项目、国家自然科学基金委、广东省基础与应用基础研究基金、广西一流学科建设项目（农业资源与环境）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.145717