油菜素内酯调控半夏根际微生态缓解微塑料胁迫的修复机制研究

本研究针对农田土壤微塑料(MP)污染导致的土壤质量下降问题，通过叶面喷施油菜素内酯(BR)探究其对半夏(Pinellia ternata)根际微生态的调控作用。研究发现BR能通过改变土壤酶活性(脲酶+15.8%，过氧化氢酶-12.5%)、重塑微生物群落结构(降低病原菌丰度)来缓解MP胁迫，为MP污染农田的生态修复提供了新策略。

　　

在塑料地膜覆盖和有机肥施用日益普遍的背景下，农田土壤中的微塑料(MP)污染已成为威胁全球粮食安全的隐形杀手。这些直径小于5毫米的塑料颗粒不仅会改变土壤物理结构，还能干扰微生物群落和养分循环，最终影响作物生长。尤其令人担忧的是，长期覆膜农田的MP积累量可达83.6 kg hm^-2，而传统治理方法对此束手无策。

面对这一挑战，河北农业大学的研究团队独辟蹊径，将目光投向了植物激素油菜素内酯(BR)。这种高效、广谱且无毒的甾醇类物质，此前已被证实能增强植物对盐碱、干旱等逆境的抗性。但它在MP污染土壤修复中的潜力尚属未知。研究人员以药用植物半夏(Pinellia ternata)为模型，通过盆栽实验系统考察了叶面喷施BR(0.1 mg L^-1)对MP污染土壤中根际微生态的重建作用。

研究采用扫描电镜(SEM)表征聚乙烯MP的形貌特征，通过根系扫描分析系统量化根形态参数，结合土壤酶活性检测和16S rRNA高通量测序等技术，解析了BR-MP-微生物三者互作的分子机制。结果显示：MP胁迫会触发半夏的"觅食反应"——虽然根表面积减少26.4%，但根长反而增加77.4%，这种看似矛盾的生长策略实则是植物为获取分散养分做出的适应性调整。而BR处理则展现出"壮根"效应，使根平均直径增加28.1%，但代价是总长度减少23.3%。

在土壤生化层面，BR展现出显著的"酶调节"功能：与单独MP处理相比，BR+MP组合使脲酶活性提升15.8%，而过氧化氢酶活性降低12.5%。这种差异化的调控暗示BR可能重新编程了微生物的代谢网络。高通量测序进一步揭示，BR能选择性抑制MP富集的致病菌(如酸杆菌门)，同时促进有益微生物的定殖，这种"精准调控"特性使其成为理想的生态修复剂。

该研究的创新性在于首次将BR从植物生长调节剂拓展为土壤修复剂，证实其可通过"植物-土壤"双向调节缓解MP污染：一方面通过改变根系构型影响根际微环境，另一方面直接调控微生物群落功能。相关成果发表在《Journal of Environmental Chemical Engineering》，为发展基于植物激素的农田修复技术提供了理论依据。未来研究可进一步优化BR施用方案，并探索其与微生物菌剂的协同效应，以应对日益严峻的农田白色污染问题。