【摘 要】
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锑（Sb）是一种对人体具有致癌性的重金属,由于锑及锑化合物的大规模使用,导致目前锑污染问题十分严峻,已对生态系统造成破坏。本研究以香蒲为试验材料,利用盆栽实验法,设置锑浓度梯度为0、50、100、200、500、1000 mg·Kg-1,其中空白对照标记为CK,Sb（Ⅲ）浓度梯度标记为Sb3＿50、Sb3＿100、Sb3＿200、Sb3＿500、Sb3＿1000,Sb（Ⅴ）浓度梯度标记为Sb5＿5
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锑（Sb）是一种对人体具有致癌性的重金属,由于锑及锑化合物的大规模使用,导致目前锑污染问题十分严峻,已对生态系统造成破坏。本研究以香蒲为试验材料,利用盆栽实验法,设置锑浓度梯度为0、50、100、200、500、1000 mg·Kg-1,其中空白对照标记为CK,Sb（Ⅲ）浓度梯度标记为Sb3＿50、Sb3＿100、Sb3＿200、Sb3＿500、Sb3＿1000,Sb（Ⅴ）浓度梯度标记为Sb5＿50、Sb5＿100、Sb5＿200、Sb5＿500、Sb5＿1000,基于16S r RNA高通量测序与宏基因组测序技术,研究不同形态锑胁迫对香蒲生理生长指标及根际微生物群落结构与功能的影响。为后续利用香蒲这一水生植物作为植物—微生物联合修复材料修复锑污染区域的研究提供科学依据。研究结果显示:（1）随着Sb（Ⅲ）浓度的升高香蒲株高呈现出先上升后下降的趋势,表现出Sb（Ⅲ）对香蒲的毒物兴奋效应,而随着Sb（Ⅴ）浓度的增加,香蒲株高呈下降趋势。土壤中Sb含量的增加会导致香蒲叶绿素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、光系统II（PSII）最大光化学效率、PSII潜在活性及实际光化学效率（ΦPSII）均呈现出下降的趋势,但胞间二氧化碳浓度（Ci）与Sb（Ⅲ）呈正相关关系,表明Pn的降低主要是非气孔因素,可能是由于叶肉细胞损伤导致;与Sb（Ⅴ）呈负相关关系,表明Pn的降低主要是气孔因素导致。香蒲在锑胁迫下其根长、根表面积均呈下降趋势,香蒲地上、地下部分锑含量随着土壤中锑含量的增加显著上升,根部是锑的主要富集器官。Sb能够抑制香蒲的生长发育,并改变根际土壤理化指标,但高浓度的Sb并未导致香蒲幼苗的死亡,说明香蒲对锑具有一定适应和抵抗能力,可以作为对锑污染区域进行植物修复的候选植物。（2）基于16S rRNA高通量测序技术分析香蒲根际土壤的细菌群落结构,结果显示,Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）不同处理下香蒲根际土壤的细菌群落结构具有显著的差异,低浓度的Sb会导致根际土壤中细菌的多样性与丰度增加,但是在1000mg·Kg-1下细菌的多样性与丰度会受到抑制。11组样本的原始序列经过质控过滤后,在97%相似度水平下,划分出8057个OTU,分属于59门、177纲、409目、661科。其中,优势菌门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、绿弯菌门等;优势菌纲包括嗜热油菌纲、α变形菌纲、γ变形菌纲、放线菌纲等。相关性热图分析显示,α-变形菌纲和γ-变形菌纲与总有机碳（TOC）及Sb呈显著正相关关系（P＜0.05）,厌氧蝇菌纲与总氮（TN）呈显著正相关关系（P＜0.05）。（3）宏基因组测序结果显示,香蒲根际土壤中的微生物序列主要被归类为细菌（97.95%）、古菌（1.64%）、真菌（0.30%）和病毒（0.05%）。变形菌门是所有样本中丰度最高的门,在CK、Sb3＿1000和Sb5＿1000中的平均丰度分别为37.15%、52.64%和35.72%,其次为放线菌门（22.64%、11.81%、26.74%）,酸杆菌门（8.71%、5.26%、6.78%）等。COG功能注释结果显示,土壤中高浓度的Sb（Ⅲ）会使细胞壁/膜/包膜生物发生、无机离子转运和代谢、翻译核糖体结构、翻译后修饰、蛋白质周转、伴侣等相关蛋白功能丰度显著上升,而高浓度的Sb（Ⅴ）会使氨基酸转运和代谢、能源生产和转化、复制、重组和修复、无机离子转运和代谢、转录等相关功能蛋白丰度显著增加。KEGG注释结果显示,土壤中高浓度的Sb（Ⅲ）会使氨基酸的生物合成、双组分系统、甲烷代谢、核糖体等代谢通路丰度显著增加,而高浓度的Sb（Ⅴ）会使不同环境中的微生物代谢、群体感应、丁酸代谢、甲烷代谢、脂肪酸代谢等代谢通路丰度显著增加。通过环境因子相关性分析发现,次生代谢物的生物合成、碳代谢、代谢途径、氧化磷酸化、和嘌呤代谢与TN、总磷（TP）呈显著正相关关系（P＜0.05）,氨基酸的生物合成与TOC呈显著负相关关系（P＜0.05）。锑外源的添加是导致TN、TP改变的因素,因此不同形态的锑能够显著影响香蒲根际土壤中的微生物群落结构与功能。
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