编辑推荐：
为解决铀污染土壤修复难题，研究人员以油菜为对象，借助高通量 16S rRNA 测序，探究其根际微生物群落在时空尺度（快速生长期、成熟期；土壤至叶片）的组成与组装模式。发现微生物通过多种机制应对铀胁迫，该研究为优化修复效率提供依据。
铀（U）作为一种具有放射性和化学毒性的重金属，其在土壤中的污染问题正随着核工业发展和 “双碳” 目标下铀资源需求的增加而日益严峻。铀通过尾矿渗漏、废水排放等途径进入农田土壤，其浓度可远超地壳平均水平（2.5 mg/kg），甚至在矿区周边达到 3560 mg/kg，不仅威胁生态环境，还可通过食物链危及食品安全与人类健康。当前，植物修复技术因环境友好性成为铀污染土壤治理的重要方向，但铀从土壤到根系的低转移效率严重制约了植物提取（phytoextraction）的效果，而根际微生物群落的动态组装被认为是破解这一难题的关键切入点。然而，现有研究多聚焦于静态群落分析，缺乏对植物不同生长阶段（如快速生长期与成熟期）及不同空间位点（从土壤到叶片）微生物功能分异的系统认知，难以明确微生物组装模式与铀生物有效性的关联机制。
为填补上述研究空白，来自国内研究机构的科研团队以油菜（Brassica napus）为模型植物，开展了铀胁迫下根际微生物群落时空动态的研究。该团队选择具有快速生物量积累、深根系及铀耐受性的 “Nanmaaiyou 188” 品种，结合高通量 16S rRNA 测序技术，系统解析了微生物群落在两个关键生长阶段（快速生长期 FGP、成熟期）及四个空间区室（ bulk soil、根际土壤、根系、叶片）的组成与功能变化，相关成果发表在《Applied Soil Ecology》。
研究采用的主要技术方法包括：采集西安地区典型农业表层土壤（pH 7.83，有机质 13.5 g/kg 等）作为实验基质，设置铀处理组（150 mg/kg）与对照组，种植油菜并在不同生长阶段采集土壤、根系、叶片样本；通过高通量 16S rRNA 测序分析微生物群落多样性与组成；结合生物信息学方法解析群落组装模式及关键功能类群。
生物量与叶绿素含量分析
实验表明，“Nanmaaiyou 188” 在铀处理下表现出优于对照组的生长性能，叶片叶绿素含量在快速生长期显著增加，暗示低剂量铀胁迫可能通过调控生长素、细胞分裂素等内源植物激素触发了有益的应激响应机制，促进了光合作用与生物量积累。
微生物群落多样性的时空变化
从空间尺度看，微生物多样性呈现从土壤到植物组织递减的梯度（Shannon 指数：bulk soil 10.2 > 根际土壤 10.1 > 根系 8.19 > 叶片 5.22），表明植物对微生物具有选择性招募作用，形成了层级化的群落过滤效应。时间尺度上，成熟期根际与 bulk soil 的微生物多样性较快速生长期下降（Shannon 指数从 5.91 降至 5.43），反映出植物发育阶段对群落结构的显著影响。
关键微生物类群的功能作用
根际土壤中，变形菌门（Proteobacteria）的富集与铀解毒功能密切相关，其通过产生缓解胁迫的植物激素及参与氮循环，增强植物对铀胁迫的耐受性；放线菌门（Actinobacteriota）及链霉菌属（Streptomyces）则通过生物吸附（biosorption）与氧化还原转化（redox transformations）介导铀的固定，降低其生物有效性。值得注意的是，快速生长期铀处理导致根系内生菌（如 Actinobacteriota 从 36.9% 降至 8.34%）相对丰度显著下降，而叶片相关微生物群落中 Actinobacteriota 却从 11.7% 升至 49.9%，这一现象与铀的化学形态转变及微生物适应性策略密切相关。
群落组装的驱动机制
研究证实，根际与 bulk soil 是根系和叶片微生物的 “储库”，植物通过选择性招募耐胁迫类群（如Streptomyces）构建功能化微生物组，形成 “土壤 - 根 - 叶” 的层级组装模式。这种动态过程不仅体现了微生物对铀形态变化的适应，也揭示了植物通过调控微生物群落提升铀固定或活化效率的策略。
结论与意义
本研究系统阐明了铀胁迫下油菜根际微生物群落的时空组装规律，发现 Proteobacteria、Actinobacteriota 等类群在铀解毒与固定中的关键作用，证实了植物通过层级过滤效应塑造功能微生物组的机制。研究结果为靶向设计微生物组合（microbial consortia）以优化植物修复效率提供了理论依据，特别是明确了不同生长阶段与空间位点的微生物功能分异，为动态调控根际微生态、提升铀污染土壤修复效能奠定了基础。未来研究可进一步聚焦关键功能菌株的代谢网络及其与植物的互作机制，推动植物 - 微生物联合修复技术的田间应用。
