丛枝菌根真菌通过调节植物-细菌互作，实现复合污染土壤中多环芳烃降解与汞植物稳定化的协同效应

《Plant and Soil》：Arbuscular mycorrhizal fungi regulate plant-bacteria interactions for coupled PAH attenuation and Hg phytostabilization in co-contaminated soil

　　

摘要

背景与目的

有机污染物（如 PAHs）与重金属（如汞）的共污染是土壤中普遍且严重的问题。生物强化和植物修复的效率往往分别受到对引入降解菌的定殖阻力以及营养限制的限制。丛枝菌根真菌（AMF）能在植物和土壤微生物组之间形成关键联系，有可能同步细菌降解和植物稳定化过程。然而，这一潜力尚未得到充分探索。

方法

本研究在历史上受 PAH-汞共污染的土壤中构建了一个三元系统，包括黑麦草（Lolium multiflorum）、耐汞降解 PAH 的细菌Pseudomonas sp. P18 和丛枝菌根真菌Rhizophagus irregularis。利用盆栽实验、高通量测序、结构方程模型和随机森林分析评估了土壤污染物衰减、植物生长表现、细菌群落变化及其相互联系。

结果

与单因素或双因素处理相比，三元植物 - 菌根真菌 - 细菌联合体实现了最低的土壤 PAH 残留量（60.8 ± 3.0 μg/kg）和汞淋溶潜力（0.11 ± 0.01 μg/kg）。菌根真菌接种与Pseudomonas（1.6 ± 0.1%）和Brevundimonas（3.6 ± 0.5%）的相对丰度较高有关，而在所有种植黑麦草的处理中均检测到Actinotalea（4.8 ± 2.1% ~ 11.8 ± 2.8%）。这些群落模式与较低的土壤 PAH 残留量、较高的土壤有效磷含量和更大的根系生物量相吻合（P < 0.05），表明微生物与 PAH 衰减和汞植物稳定化存在关联。

结论

整合丛枝菌根真菌增强了植物 - 微生物辅助修复 PAH-汞共污染的效果，这与菌丝可及区室中候选细菌属的富集有关。这些发现为历史上受 PAH-汞共污染土壤中的植物 - 菌根真菌 - 细菌协同修复提供了盆栽尺度的概念验证，但其更广泛的适用性需要在其他土壤和田间条件下进行验证。