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香附根系共生微生物群落在矿区污染土壤中的结构及变化获揭示

来源: 时间:2021-06-10

  近日,668866路线生态环境与土壤研究所孙蔚旻研究员团队针对植物根系相关微生物在重(类)金属污染极端环境中的生存策略开展研究,揭示了香附根系共生微生物群落在铅锌矿区周围污染土壤中的结构及变化。相关研究成果发表在国际环境领域权威期刊《Environmental Science and Pollution Research》。

  采矿活动造成的土壤污染是目前国内十分关注的环境问题,而重(类)金属污染会对生态安全和人类健康构成严重威胁。虽然关于重(类)金属污染导致土壤特性和微生物群落的变化已有文献记录,但对植物根际相关微生物群落影响的研究仍较少。香附子是一种广泛分布于热带和亚热带地区的须根系植物,能够适应恶劣的生存环境。前期研究表明,香附子适用于柴油和重金属污染土壤植物修复,但未有相关报道指出其根际微生物群落对污染物清除存在影响,需要进一步研究论证。

  基于此,研究团队分别从被遗弃的铅/锌矿场、正在运营的铅/锌矿场以及未受污染的场地采集了大量香附子的非根际土壤、根际土壤和根内生菌样品,用于分析不同场地重(类)金属污染水平和香附子植物区位造成的细菌群落结构差异效应研究发现细菌的丰富和多样性取决于取样地点和香附子植物区位。各采样点中,根内生菌的细菌群落表现出与非根际土壤、根际土壤不同的结构组成而遗弃矿场细菌多样性最低,且根内生菌和根际土壤具有共同的核心微生物表明它们在恶劣的环境下对香附子植物的生存起着关键作用。

  综合来说,在未污染矿区和活跃矿区之间,非根际土壤和根际土壤中优势菌门变化不大。尽管内生菌源于非根际及根际微生物的选择性定植,但土壤营养状况和污染程度会对根际和根内生菌的核心细菌菌群产生影响。该研究结论,进一步加深了对污染选择下土壤-植物-微生物之间相互作用的了解,为未来植物修复的应用提供了更多理论依据。

  此前,孙蔚旻团队已对微生物在金属污染极端环境下的主要生存策略提出了观点。团队认为,土壤中的重(类)金属污染会对其微生物群落产生实质性影响。其中,对金属污染极端环境具有耐受性和适应性的微生物可能成为关键物种,并发挥关键的生态功能(包括参与地球化学循环,促进植物存活生长)。本文的发表是对该项工作的进一步完善。

   

  

  图. 植物根系相关微生物在重(类)金属污染的极端环境下的选择性定植及与其相互作用

  论文信息:

  Pin Gao, Benru Song, Rui Xu, Xiaoxu Sun, Hanzhi Lin, Fuqing Xu, Baoqin Li, Weimin Sun, Structure and variation of root-associated bacterial communities of Cyperus rotundus L. in the contaminated soils around Pb/Zn mine sites, nitrogen, and sulfur cycling. Environmental Science and Pollution Research 2021

  论文链接:

  https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-277968/v1

  (省科学院土壤环境所土壤生态修复研究团队 宋本如/供稿)

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