内生菌Pantoea agglomerans通过增强抗氧化防御和营养稳态提升Calotropis procera的水培铅修复效率

本研究针对铅污染环境修复的难题，由沙迦大学团队通过水培实验揭示了内生菌Pantoea agglomerans如何通过调控抗氧化酶(CAT/GPX)、光合色素(Fv/Fm)和营养元素(Mg/Pb)分布，显著提升Calotropis procera的铅富集能力与抗逆性，为微生物辅助植物修复技术提供了新策略。

　　

铅污染是威胁生态系统和人类健康的全球性问题，其持久性和生物累积性使传统物理化学修复方法面临高成本和二次污染困境。植物修复技术虽具环保优势，但超富集植物在高压环境下常面临生长抑制和代谢紊乱的挑战。如何突破植物对重金属的耐受极限，成为环境科学领域的关键课题。

沙迦大学（University of Sharjah）的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究中，创新性地利用从Prosopis juliflora种子分离的内生菌Pantoea agglomerans，通过水培实验系统解析了微生物强化Calotropis procera铅修复的分子机制。研究发现，接种菌株的植物在80 mg/L铅胁迫下，生物量提升23%，叶片铅富集量增加253%，同时通过激活抗氧化系统（CAT活性提升55%）和稳定光合机构（PSII效率维持0.81），实现了修复效率与植物健康的协同提升。

研究采用16S rDNA测序鉴定菌种，通过X射线荧光光谱（XRF）分析铅分布，结合叶绿素荧光（F_v/F_m）和抗氧化酶活性检测等技术，系统评估了植物生理响应。实验选用埃及开罗自然种群采集的C. procera种子，在严格控制的铅浓度梯度（0-80 mg/L）下进行水培培养。

研究结果
植物生长参数：接种Pantoea的植株在80 mg/L铅胁迫下，地上部干重比对照高5.85%，黄叶减少40.29%，证实菌株通过维持叶绿素合成缓解铅毒性。

光合特性：菌株处理使叶绿素a在80 mg/L铅下保持0.315 mg/g FW，F_v/F_m值达0.8214，显著高于对照（0.765），表明光合机构受损减轻。

氧化应激响应：菌株使叶片MDA含量降低至10.58 μmol/g FW（对照15.31 μmol/g FW），根中CAT活性在40 mg/L铅下比对照高36%，显示微生物通过增强抗氧化防御减轻膜脂过氧化。

元素分布：XRF分析揭示菌株处理使叶片铅富集量提升至0.53%（对照0.15%），同时促进Mg（+16%）、K（+13%）吸收，表明微生物通过营养调控优化铅分配。

这项研究首次阐明了Pantoea agglomerans通过"抗氧化防御激活-光合保护-营养重分配"的多靶点协同机制提升植物铅修复效率。其创新性在于：① 发现菌株可同时增强铅富集（叶片铅增加253%）与植物健康（生物量提升23%）；② 揭示微生物通过调控S/Ca/Mg等元素代谢缓解铅毒性的新途径；③ 为干旱区铅污染治理提供了C. procera-微生物联合修复方案。未来研究可进一步解析菌株的金属抗性基因（如MdtABC-TolC转运体）与植物互作的分子对话机制。