哈茨木霉与聚天冬氨酸协同调控核心微生物群及网络稳定性强化芥菜镉污染植物修复机制研究

推荐：针对镉(Cd)污染土壤修复效率低的问题，西安理工大学团队通过联合应用哈茨木霉(T. harzianum )和聚天冬氨酸(PASP)，系统解析了其对芥菜(B. juncea )修复效率的协同增强机制。研究发现AT处理(联合组)使土壤Cd去除率从21.71%提升至38.27%，并通过激活ZIP 基因家族和TC.HME 转运体表达，显著促进植物Cd积累。该研究为复合污染土壤的靶向修复提供了理论依据。

　　

镉(Cd)作为具有极强毒性和持久性的重金属污染物，在农业土壤中的积累已构成全球性环境威胁。传统物理化学修复方法存在成本高、易造成二次污染等缺陷，而植物修复技术虽具环境友好特性，却受限于植物生长周期长、重金属吸收效率低等瓶颈。如何通过微生物-化学协同策略提升修复效率，并维持土壤微生态系统长期稳定性，成为当前环境领域的研究热点。

西安理工大学的研究团队在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》发表论文，创新性地将生防真菌哈茨木霉(Trichoderma harzianum
)与可生物降解螯合剂聚天冬氨酸(Polyaspartic acid, PASP)联用，以芥菜(Brassica juncea
)为修复植物，通过多组学技术揭示了二者协同强化Cd修复的微生态机制。研究首次阐明真菌网络重构对细菌群落功能的级联调控作用，为复杂污染土壤的生态修复提供了新思路。

研究采用高通量16S rRNA/ITS测序结合共现网络分析，通过盆栽实验设置四组处理：空白对照(CK)、单加PASP(PA)、单加T. harzianum
(TH)及联合处理(AT)。运用LEfSe分析、Zi-Pi模块化算法和SPEC-OCCU模型筛选核心微生物；通过PICRUSt2和FUNGuild预测功能；采用PLS-SEM路径模型解析关键驱动因素。

3.1 植物重金属积累与土壤特性变化
AT处理使芥菜生物量提升79.11%，根体积增加30.65%，非根际土壤Cd去除率达38.27%。PASP显著提高酸提取态Cd(F1)比例12.52%，而TH增加可还原态Cd(F2)40.18%，二者协同使土壤阳离子交换容量(CEC)提升48.37%。

3.2 微生物群落结构与组成
TH处理使真菌群落中Trichoderma
相对丰度从0.04%激增至29.92%，细菌α多样性指数在AT处理达峰值。方差分解表明真菌群落78.13%的变异由Cd有效性驱动，而细菌群落受土壤养分调控更强(45.94%)。

3.3 微生物网络关系与稳定性
AT处理使细菌网络正连接数增加50.97%，真菌网络模块性提升。自然连通性分析显示AT组网络波动最小，节点恒定性和群落组成稳定性显著提高，证实PASP对网络稳健性的关键作用。

3.4 核心微生物类群筛选
鉴定出核心细菌Pseudomonas
(假单胞菌)和Arenimonas
(沙单胞菌)及核心真菌Trichoderma
。线性回归显示核心类群与正凝聚力显著正相关(R²

0.8)，证实其在维持网络稳定性中的枢纽作用。

3.5 群落生态表型与功能
AT处理使细菌r-策略特征值达0.5152，随机森林分析鉴定顺式十八碳烯酸合成(cis-vaccenate biosynthesis)为关键功能。真菌中TCA循环II(TCA cycle II)表达显著上调，驱动群落功能重组。

3.6 重金属抗性基因表达
AT处理显著上调ZIP
基因家族(ZRT3
、ZIP2
)和TC.HME
转运体表达，而单用PASP则抑制这些基因，揭示化学与生物调控的互补机制。

3.7 修复功能机制解析
PLS-PM模型显示真菌网络稳定性直接调控细菌稳定性(路径系数0.992)，并通过土壤酶活性间接促进植物Cd积累。重要性-绩效分析(IPMA)证实土壤酶活性和真菌功能对修复效率的总效应最强(0.981)。

该研究突破性地揭示了真菌网络重构在跨域调控中的核心地位：T. harzianum
作为r-策略者通过分泌挥发性有机物(VOCs)重塑微环境，而K-策略者PASP则通过提供碳源稳定群落结构。二者协同产生的"脉冲-稳态"效应，使顺式十八碳烯酸合成与TCA循环II等关键代谢通路协同激活，最终形成"真菌调控-细菌执行-植物吸收"的高效修复链条。研究建立的"核心微生物-网络稳定性-生态策略"三维调控模型，为设计针对不同污染特征的复合修复剂提供了理论框架，对实现农业土壤可持续治理具有重要实践价值。