【摘 要】
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近年来,我国土壤重金属污染事件频发,防控与修复刻不容缓。植物促生菌（plant growth-promoting bacteria,PGPB）可促进植物生长及增强重金属耐受性,提高根际土壤养分,强化植物修复效应。根际是复杂且独特的“生态修复单元”,但PGPB在植物修复过程中对根际微生态环境的影响及其作用机制尚不清楚。本研究以超累积植物东南景天（Sedum alfredii）为研究材料,盆栽条件下,
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近年来,我国土壤重金属污染事件频发,防控与修复刻不容缓。植物促生菌（plant growth-promoting bacteria,PGPB）可促进植物生长及增强重金属耐受性,提高根际土壤养分,强化植物修复效应。根际是复杂且独特的“生态修复单元”,但PGPB在植物修复过程中对根际微生态环境的影响及其作用机制尚不清楚。本研究以超累积植物东南景天（Sedum alfredii）为研究材料,盆栽条件下,基于代谢组学和高通量测序技术探究恶臭假单胞菌Pseudomonas putida UW4强化东南景天修复的根际机制,主要研究结果如下:（1）高浓度重金属胁迫下东南景天的生长受到严重抑制,重金属胁迫显著增加了根际1-氨基环丙烷羧酸（ACC）的含量,接种P.putida UW4显著降低了根系ACC的含量,表明接种P.putida UW4缓解了重金属胁迫下东南景天受到的乙烯胁迫;P.putida UW4促进了植物生长并提高了地上部分对Cd的积累、根系对Pb的积累,且在高浓度重金属胁迫下P.putida UW4的促生效应尤为明显。（2）采用非靶向代谢组学技术共检测到东南景天根际365种代谢物,发现重金属胁迫显著改变了根际代谢物的含量与组成。此外,P.putida UW4对东南景天根际代谢物组成产生显著影响,尤其是在重金属胁迫下,显著提高了东南景天根际的代谢水平。接种P.putida UW4活菌与死菌处理之间共发现24个差异代谢产物（p＜0.05,fc＜0.8或fc＞1.2）,共富集到19条代谢通路,其中显著富集的代谢通路有5条,分别是“半乳糖代谢”、“D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢”、“淀粉与蔗糖的代谢”、“β-丙氨酸代谢”、“新霉素、卡那霉素和庆大霉素生物合成”。（3）重金属胁迫下,P.putida UW4未显著改变根际微生物群落的α多样性,但显著改变了东南景天根际微生物群落组成;此外,接种P.putida UW4提高了东南景天根际具ACC脱氨酶活性、产铁载体、产IAA、固氮、解磷功能的潜在PGPB的丰度。（4）根际差异代谢物与根际微生物的相关性分析表明,接种P.putida UW4活菌处理下显著富集的根际代谢物3-羟基丙酸、1-3丙二胺、果糖、半乳糖与显著增加的根际微生物Sphingomonas、Pseudomonas、Bacteroides、Rhodanobacter、Legionella等存在显著正相关;且显著富集的根际代谢物3-羟基丙酸、1-3丙二胺、果糖、半乳糖与根际微生物碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢、核苷酸代谢、翻译等功能存在正相关;由此推测,重金属胁迫下,P.putida UW4可能通过改变根际代谢物来改变根际微生物群落结构,提升根际微生物代谢功能,最终促进东南景天的生长及其重金属抗性。
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