红树林源磷酸盐溶解菌Enterobacter hormaechei KR2215通过生物膜-EPS介导的铅固定化及植物促生机制研究

本研究针对土壤铅(Pb(II))污染导致的生态与农业问题，从红树林根际分离出耐铅菌株Enterobacter hormaechei KR2215，揭示其通过生物膜-EPS（胞外聚合物）介导的Pb(II)固定化（93.86%去除率）和磷酸盐溶解（682.83 U/mL）双重机制，显著降低鹰嘴豆各组织铅积累（种子降42.83%），并上调zntA等抗性基因（17.82倍）。该成果为重金属污染土壤的生物修复提供新策略。

　　

土壤铅污染是困扰全球的环境难题，采矿和农业活动释放的铅离子(Pb(II))不仅破坏土壤生态，还会通过食物链威胁人类健康。更棘手的是，铅在环境中极难降解，传统物理化学修复方法成本高昂且易造成二次污染。与此同时，农业生产还面临另一重挑战——土壤中高达99.9%的磷被钙、铁等金属固定，作物难以吸收。红树林这类极端环境孕育的微生物，或许藏着破局之道。它们长期适应高盐、缺氧和重金属胁迫，进化出独特的生存策略。印度Bhitarkanika红树林中，一株名为Enterobacter hormaechei KR2215的细菌引起了科学家注意，它能否同时解决铅毒性和磷匮乏这两大难题？

为验证这一设想，研究人员开展系统研究。通过测定最小抑制浓度(MIC)和生长曲线分析菌株耐铅性；采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)解析生物膜-EPS与Pb(II)的相互作用；qPCR技术检测phoR、zntA等关键基因表达；通过盆栽实验评估其对鹰嘴豆生长的影响，结合抗氧化指标和铅积累量分析缓解效果。

主要结果

1. 耐铅特性与去除效率
   菌株在1900 ppm Pb(II)下仍能存活，生物膜模式去除率达93.86%。EPS组分分析显示，铅胁迫下碳水化合物减少而蛋白质/脂质增加，FTIR证实羧基等官能团参与铅结合。

2. 磷酸盐溶解动态
   酸性磷酸酶活性在3天达峰值46.67 U/mL，但高浓度铅(1500 ppm)会抑制此活性。基因表达显示pqqE（吡咯喹啉醌合成基因）在500 ppm时显著上调。

3. 植物促生效应
   接种KR2215的鹰嘴豆根部铅积累降低12.18%，种子降幅最大（42.83%）。SEM和ERIC-PCR证实菌株成功定殖根内，同时提升超氧化物歧化酶(SOD)活性并降低丙二醛(MDA)含量。

结论与意义
该研究首次阐明E. hormaechei KR2215通过三重机制发挥作用：生物膜-EPS物理吸附铅、磷酸盐溶解促成Pb₅(PO₄)₃OH沉淀、调控zntA等转运蛋白基因减轻细胞内毒性。特别值得注意的是，EPS蛋白质构象从α-螺旋向无规卷曲的转变（20.2%→51.1%），可能是应对重金属胁迫的关键适应性变化。这项发表于《Journal of Environmental Sciences》的成果，为开发"微生物-植物"联合修复技术提供了优质菌种资源，对保障重金属污染区的粮食安全具有重要实践价值。