《Toxics》：The Rhizosphere Microbial Mechanism of Endophyte SaMR12 in Regulating the Intercropping Effect Between Sedum alfredii Hance and Pakchoi in Cadmium-Contaminated Soil
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源自东南景天（Sedum alfredii Hance）的内生菌SaMR12有利于蔬菜–东南景天间作，但该效应是否随蔬菜品种而变化仍不清楚。因此，本研究通过根箱（rhizo-box）试验探讨小白菜品种和内生菌接种如何影响间作表现及根际细菌群落。单作条件下，两个
源自东南景天（Sedum alfredii Hance）的内生菌SaMR12有利于蔬菜–东南景天间作，但该效应是否随蔬菜品种而变化仍不清楚。因此，本研究通过根箱（rhizo-box）试验探讨小白菜品种和内生菌接种如何影响间作表现及根际细菌群落。单作条件下，两个小白菜品种的地上部镉（Cd）浓度相差两倍。相对于单作，东南景天间作使低镉积累小白菜地上部Cd浓度提高20%，而间作加SaMR12施用则显著使该浓度降低18%。相反，高镉积累小白菜在各处理间无显著变化，证实了品种依赖性的间作效应。与小白菜间作后，东南景天地上部Cd浓度显著降低，而SaMR12接种使其恢复至单作水平。16S rDNA测序显示，间作体系根际土壤中的优势细菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）。植物种类是影响根际土壤微生物群落多样性的决定性因素。间作和内生菌对两个小白菜品种微生物群落多样性的影响一致，但对其微生物群落组成的影响不同。SaMR12接种富集了东南景天根际土壤中的植物促生细菌属，如节杆菌属（Arthrobacter）、溶杆菌属（Lysobacter）和红杆菌属（Rhodanobacter），这可能是该内生菌有效缓解间作负面影响并提高其植物提取效率的原因。总之，低镉积累小白菜–东南景天–内生菌SaMR12间作体系可在Cd污染土壤中建立“植物提取耦合农业安全生产”（Phytoextraction Coupled with Agro-safe production，PCA）模式。
镉（Cd）是农田土壤主要重金属污染物，可导致作物可食部位Cd超标，并通过食物链危害人体健康，因此修复Cd污染土壤并实现作物安全生产是重要研究方向。间作可提高资源利用效率，但已有研究表明，蔬菜与东南景天（Sedum alfredii Hance）间作的效果受蔬菜种类及品种显著影响；同时，从东南景天分离的内生菌（endophyte）SaMR12在蔬菜–东南景天体系中可缓解间作负效应并提高植物提取（phytoextraction）效率，但其作用是否随小白菜品种变化及其根际微生物机制尚不清楚。为此，研究人员以低Cd积累小白菜品种四季青（LP）和高Cd积累品种黑大头（HP）为材料，开展根箱试验，设置小白菜单作、东南景天单作、二者间作及间作接种SaMR12等处理，旨在阐明品种与内生菌对间作效应和根际细菌群落的影响。研究结论表明，间作效应具有明显品种依赖性；SaMR12可降低低Cd积累小白菜间作体系地上部Cd浓度，促进东南景天生长和Cd吸收，并富集植物促生细菌属，低Cd积累小白菜–东南景天–SaMR12体系具备构建“植物提取耦合农业安全生产”模式的潜力。
关键技术方法概括（不超过250字）：研究采用根箱（rhizo-box）试验，设LP、HP、LP-HE、HP-HE、LP-HE-B、HP-HE-B、HE、HE-B共8个处理，每处理3次重复。供试土壤采自浙江杭州富阳蔬菜温室，属潴育水稻土、粉砂质黏壤土；供试小白菜品种为四季青（LP）和黑大头（HP），东南景天（HE）采自良渚育苗基地并经至少3代培养降低重金属含量，内生菌为SaMR12（Sphingomonas sp.）。测定植株干重（dry weight，DW）、Cd浓度与积累量及土壤pH、总Cd和有效Cd；采用16S rDNA V3–V4区Illumina Hiseq2500测序，QIIME 2/Deblur生成扩增子序列变体（amplicon sequence variants，ASVs），并开展Shannon/Simpson指数、主坐标分析（principal coordinates analysis，PCoA）、分析相似性（analysis of similarities，ANOSIM）及土壤–植物–微生物主成分分析（principal component analysis，PCA）。
研究结果如下。3.1 植物干重变化：干重测定显示，间作对两个小白菜品种影响不同，HP单作DW为13.5 g plant
?1，间作后降至9.4 g plant
?1；LP单作DW为5.6 g plant
?1，间作后升至7.6 g plant
?1；接种SaMR12后，HP-HE-B的DW升至16.2 g plant
?1，LP-HE-B降至3.8 g plant
?1。与东南景天单作相比，间作使东南景天DW下降，LP-HE和HP-HE分别为5.1和7.8 g plant
?1；接种SaMR12后分别恢复至9.82和11.2 g plant
?1，与单作无显著差异。3.2 小白菜和东南景天Cd浓度变化：Cd浓度测定显示，单作HP地上部Cd浓度为1.32 mg kg
?1 DW，显著高于LP的0.65 mg kg
?1 DW；间作后HP和LP分别变为1.37和0.78 mg kg
?1 DW，增幅不显著；LP-HE-B显著降至0.53 mg kg
?1 DW，而HP-HE-B降至1.21 mg kg
?1 DW但不显著。东南景天地上部Cd浓度在单作HE为115.88 mg kg
?1 DW，HE-B为117.07 mg kg
?1 DW；与LP、HP间作后分别降至95.47和72.28 mg kg
?1 DW，而LP-HE-B和HP-HE-B分别升至112.76和151.19 mg kg
?1 DW，说明SaMR12可恢复或提高东南景天Cd浓度。3.3 小白菜和东南景天Cd积累变化：Cd积累量计算显示，LP、LP-HE、LP-HE-B分别为3.75、6.25、2.00 μg plant
?1；HP、HP-HE、HP-HE-B分别为18.25、13.63、20.88 μg plant
?1。东南景天在HE和HE-B中Cd积累分别为1.37和1.41 mg plant
?1，LP-HE和HP-HE分别为0.46和0.55 mg plant
?1，LP-HE-B和HP-HE-B分别为1.09和1.66 mg plant
?1。3.4 土壤pH、总Cd和有效Cd变化：土壤理化测定显示，pH最高出现在HP处理（非根际土4.92、根际土4.96），最低出现在HE-B处理（4.54和4.57）。非根际土总Cd最高为HP-HE的0.67 mg kg
?1，最低为HE的0.56 mg kg
?1；根际土总Cd最高为HP和HP-HE的0.59 mg kg
?1，最低为LP-HE-B的0.48 mg kg
?1。非根际土有效Cd各处理均为0.04 mg kg
?1且无显著差异；根际土中HE和HE-B有效Cd为0.03 mg kg
?1，其余为0.04 mg kg
?1。3.5 不同处理微生物群落优势类群变化：16S rDNA测序的门、属相对丰度分析显示，各处理优势门包括Proteobacteria、Actinobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes等；间作和SaMR12接种改变了门水平相对丰度。LP-HE较LP降低Proteobacteria、Actinobacteria和Bacteroidetes，增加Chloroflexi、Acidobacteria和Gemmatimonadetes；LP-HE-B较LP-HE降低Proteobacteria、增加Chloroflexi。HP-HE较HP增加Proteobacteria和Bacteroidetes、降低Actinobacteria；HP-HE-B较HP增加Proteobacteria、降低Acidobacteria。东南景天根际中，HE-B较HE降低Proteobacteria、Actinobacteria、Acidobacteria和Gemmatimonadetes，增加Firmicutes和Bacteroidetes；LP-HE较HE降低Acidobacteria和Gemmatimonadetes，增加Actinobacteria和Bacteroidetes；HP-HE较HE降低Proteobacteria、Spirochaetes和Gemmatimonadetes，增加Actinobacteria和Chloroflexi。属水平上，LP单作优势属为Pseudomonas、Stenotrophomonas、Arthrobacter和Sphingomonas；间作降低Pseudomonas、Stenotrophomonas和Pedobacter，增加Sphingomonas。HP-HE和HP-HE-B中Sphingomonas显著降低，HP-HE-B较HP-HE富集Lysobacter。东南景天根际中，HE和HE-B优势属为Sphingomonas、Arthrobacter、unidentified Clostridiales、Lysobacter和Rhodanobacter；间作增加Lysobacter并出现Pseudomonas。3.6 α多样性分析：Shannon和Simpson指数分析显示，东南景天根际微生物多样性总体高于小白菜；与小白菜单作相比，间作提高两个小白菜品种根际微生物多样性；间作接种SaMR12降低小白菜微生物多样性，HP-HE-B显著下降；与东南景天单作相比，间作不同小白菜提高东南景天根际微生物丰富度，但无论单作或间作，接种内生菌均降低东南景天根际微生物群落多样性。3.7 β多样性分析：基于Bray–Curtis距离的PCoA及ANOSIM分析显示，不同植物种类间根际微生物群落结构明显分离，PCoA1和PCoA2分别解释16%和10.41%的变异；两个小白菜品种间沿PC2存在显著差异。间作分别解释低Cd积累小白菜和高Cd积累小白菜根际微生物群落变异的50.91%和46.86%；东南景天样本PC2解释15.73%的变异，间作或接种内生菌均改变其根际微生物群落结构。3.8 土壤、植物和微生物参数整合PCA：整合分析显示，PC1和PC2分别解释32.72%和29.03%的总变异，累计61.75%；LP-HE和LP-HE-B主要分布于PC1负轴，HP-HE和HP-HE-B主要分布于PC1正轴，且HP-HE与HP-HE-B沿PC2分离。土壤pH和总Cd与PC1正相关，东南景天Cd积累与PC2正相关；小白菜根际Lysobacter丰度与东南景天Cd积累载荷向量方向相似，而小白菜根际Shannon多样性与PC2方向相反。
讨论部分总结：间作降低东南景天干重，原文认为可能与小白菜生长较快、竞争养分有关，进而限制东南景天生长并降低其Cd吸收和地上部Cd浓度；内生菌SaMR12在单作和间作条件下均促进东南景天生长并增强Cd积累，显示其对东南景天–小白菜间作体系具有有益调控作用。小白菜品种显著影响间作效果：两个品种Cd吸收和积累差异明显，高Cd积累品种生物量更高；间作提高低Cd积累品种Cd吸收，而SaMR12使其降低，高Cd积累品种则无显著变化。与高Cd积累小白菜间作时，东南景天生物量和Cd浓度更高，说明选择该品种与东南景天间作可增强Cd植物提取效率。根际微生物方面，间作提高小白菜根际微生物丰富度和均匀度，而接种外源内生菌降低多样性，原文认为可能与引入内生菌竞争优势有关；门水平上Proteobacteria、Actinobacteria和Bacteroidetes普遍丰富，但间作和接种对其相对丰度影响随小白菜品种而异，说明根际微生物群落响应具有品种依赖性。原文提出可能涉及品种固有微生物差异、品种特异性根系分泌物及根际互作等因素。SaMR12接种富集东南景天根际Arthrobacter、Lysobacter和Rhodanobacter等植物促生细菌属，说明内生菌可通过调节根际微生物群落组成发挥作用；土壤有效Cd变化有限，而东南景天Cd积累提高，原文认为不能仅由土壤Cd有效性解释，还可能与植物生长改善和根际微生物群落改变有关。PCA结果进一步显示土壤–植物–微生物特征存在品种依赖差异，并提示Lysobacter丰度与东南景天Cd积累存在潜在联系。
研究结论翻译：本研究考察了内生菌影响不同小白菜品种与东南景天间作效应的微生物机制。结果揭示小白菜Cd吸收存在显著品种依赖差异，且品种间间作效应不同。对于低Cd积累小白菜，间作后地上部Cd浓度升高，但间作联合内生菌接种后显著降低；相反，间作或内生菌均未实质影响高Cd积累品种地上部Cd浓度。间作显著降低东南景天Cd积累，而内生菌接种促进其生长和Cd吸收。值得注意的是，与高Cd积累品种间作联合SaMR12接种可协同提高东南景天的植物提取效率。根际土壤16S rDNA测序分析显示，间作和内生菌接种依小白菜品种差异影响微生物组成；此外，内生菌接种富集东南景天根际土壤中的植物促生细菌属，包括Arthrobacter、Lysobacter和Rhodanobacter，表明内生菌SaMR12通过调节土壤微生物群落组成发挥作用。
