木霉菌调控根际微生物组与土壤球囊霉素缓解番茄氧化锌纳米毒性的机制研究

为解决ZnO NPs（氧化锌纳米颗粒）在农业应用中引发的植物毒性问题，研究人员通过接种耐ZnO NPs的木霉菌株T113，系统研究了其对番茄根际微生物组、土壤球囊霉素含量及植物生理的调控作用。结果表明，T113通过增强有益微生物（如Glomus和Bacillus）丰度、提升球囊霉素介导的金属螯合能力，显著降低Zn生物有效性及植物体内积累，同时激活抗氧化酶（SOD/CAT/APX）系统缓解氧化损伤。该研究为纳米农业污染的生物修复提供了微生物-土壤-植物互作新视角。

　　

随着纳米技术在农业领域的广泛应用，氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）作为肥料和农药载体被大量使用，但其在土壤中的积累会引发植物氧化损伤、生长抑制等毒性效应。传统物理化学修复方法成本高且易破坏土壤生态，而微生物介导的绿色修复策略成为研究热点。然而，关于木霉菌如何通过调控根际微生物群落结构来缓解ZnO NPs毒性的机制尚不明确。为此，研究人员开展了一项创新性研究，相关成果发表在《Plant Stress》上。

研究团队采用ITS/16S rRNA测序分析根际微生物组，结合球囊霉素（glomalin）定量检测、抗氧化酶活性测定（SOD/CAT/APX）、ICP-OES金属含量分析及光合参数测定等技术，系统评估了Trichoderma pseudoharzianum T113对ZnO NPs污染土壤的修复效果。

3.1 土壤微生物分析
通过α多样性指数和NMDS分析发现，T113接种使NP污染土壤的微生物群落结构发生显著改变，Ascomycota（子囊菌门）和Glomeromycota（球囊菌门）丰度提升2.1倍，其中产球囊霉素的Glomus属真菌增加尤为显著。功能预测显示，T113激活了微生物的能量代谢和次级代谢产物合成通路。

3.3 Zn的植物积累与转运
T113处理使番茄根部和地上部Zn含量分别降低82%和63%， translocation factor（TF）下降58%，这与土壤DTPA提取态Zn减少47%的结果一致，表明T113通过微生物-球囊霉素协同作用抑制了Zn的生物有效性。

3.4 土壤Zn与球囊霉素含量
NP污染导致土壤球囊霉素下降34%，而T113接种使其含量恢复至对照组的1.8倍。球囊霉素与土壤Zn含量呈显著负相关（R²
=0.89），证实其金属螯合功能的关键作用。

3.5 抗氧化酶系统
T113+NPs组植物的SOD、CAT活性较NP单独处理提高2.3-2.8倍，MDA和H₂
O₂
水平降低62-71%，对应基因（Cu/Zn-SOD、APX1）表达量上调3.1-4.5倍，显示T113通过转录调控增强氧化应激防御能力。

3.6 生长与光合参数
T113使NP胁迫下番茄生物量恢复至对照的85%，光合速率（Pn）和叶绿素含量提升1.9倍，电导率（EL）下降69%，证实其缓解纳米毒性的生理效应。

该研究首次阐明Trichoderma通过三重机制缓解ZnO NPs毒性：1）重塑根际微生物组，富集Glomus等有益菌；2）诱导球囊霉素分泌促进Zn固定；3）激活植物内源抗氧化防御系统。这种微生物-土壤-植物协同策略为可持续农业纳米污染治理提供了新思路，同时拓展了木霉菌在环境修复中的应用场景。未来研究可进一步解析T113调控微生物群落的具体分子信号，以及球囊霉素-金属复合物的长期稳定性。