喜马拉雅源Rahnella sp. PCH160的基因组学与功能解析：重金属耐受与植物促生机制研究

农业土壤重金属污染威胁粮食安全，亟需可持续修复策略。中国科学院研究人员从喜马拉雅Pangi-Chamba地区分离出新型植物根际促生菌(PGPR) Rahnella sp. PCH160，通过全基因组测序和功能验证，揭示其铜/镍耐受性及产IAA、固氮等促生特性，为高海拔污染土壤的生物修复提供新方案。

　　

随着工业发展和农业集约化，重金属污染已成为威胁全球粮食安全的隐形杀手。铜(Cu)、镍(Ni)等重金属通过采矿、化肥使用等途径在土壤中富集，不仅抑制植物根系发育，还会通过食物链危害人类健康。传统物理化学修复方法成本高昂且易破坏生态，而利用植物根际促生菌(PGPR)进行生物修复，因其环境友好、可持续等优势成为研究热点。然而，极端环境尤其是高海拔地区的重金属耐受PGPR资源仍属空白。

针对这一科学问题，中国科学院的研究团队从印度喜马拉雅Pangi-Chamba地区海拔4000米的Parvati kund冰川湖中，分离出一株耐寒耐重金属的细菌Rahnella sp. PCH160。通过全基因组测序(Whole-genome sequencing)和比较基因组学分析，结合表型验证实验，系统解析了该菌株在重金属胁迫下的植物促生机制。相关成果发表在《Microbiological Research》上，为高海拔污染土壤的生物修复提供了优质菌种资源和理论依据。

研究主要采用以下关键技术：1) 从pH 4.2、4°C的冰川湖水样中分离菌株；2) 通过扫描电镜(SEM)和生理生化实验进行表型鉴定；3) 使用Illumina平台完成全基因组测序，通过antiSMASH预测次级代谢产物；4) 采用铬天青(CAS)平板法检测铁载体，钼蓝比色法测定溶磷能力；5) 建立铜/镍胁迫下的种子萌发实验验证促生效果。

【Phenotypic and genotypic taxonomic analysis of bacterial strain PCH160】
菌株PCH160在营养琼脂上形成白色圆形菌落，革兰氏染色阴性，电镜显示其为1.36 μm的短杆状。基因组分析发现其含有独特的重金属外排泵基因簇(copA、czcA)和植物促生相关基因(如nifH固氮基因、ipdC/IAA合成基因)。

【Discussion】
比较基因组揭示PCH160具有显著基因组可塑性，其重金属耐受基因拷贝数显著多于低海拔Rahnella菌株。功能实验证实该菌能在100 mg/L CuSO₄和50 mg/L NiCl₂条件下正常生长，并分泌72.8 μg/mL IAA，溶磷能力达56.4 mg/L。

【Conclusion】
该研究首次报道了喜马拉雅源Rahnella菌的重金属耐受机制，其通过基因组水平的多重抗性系统（如P型ATPase转运蛋白）和促生代谢网络协同作用，在重金属胁迫下仍能促进植物生长。接种PCH160使铜胁迫下的萝卜幼苗根长增加217%，为高海拔农业生态修复提供了"微生物工具箱"。

研究创新性体现在三方面：1) 填补了海拔>3000米PGPR重金属耐受研究的空白；2) 发现冰川环境塑造的特殊基因组适应策略；3) 验证了单一菌株兼具生物修复与促生双功能。这些发现对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的"零饥饿"和"陆地生物"保护具有重要实践意义。