植物修復(fù)是一種具有潛在經(jīng)濟(jì)效益的尾礦生態(tài)修復(fù)方法，也是尾礦綠色原位復(fù)墾的重要手段，而適生植物的選擇對(duì)于污染場(chǎng)地生態(tài)重建至為關(guān)鍵。先鋒植物可以在尾礦上定植，其抗重金屬能力顯示出尾礦植物修復(fù)的潛力。芭芒作為一種典型的土壤修復(fù)先鋒植物，在尾礦環(huán)境中具有較強(qiáng)的生長(zhǎng)與環(huán)境適應(yīng)能力。另外，芭芒的根際微生物協(xié)同作用能使植物宿主更好地應(yīng)對(duì)尾礦環(huán)境中金屬污染和養(yǎng)分缺乏的雙重脅迫。

尾礦中含有大量金屬以及煤石礦物，可能會(huì)通過(guò)自然滲濾進(jìn)入地下水和河流，造成周邊地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于生活在礦山尾礦中的先鋒植物來(lái)說(shuō)，生物固氮是氮的重要來(lái)源。然而，礦山尾礦中的生物可用氮（N）含量限制了微生物和植物的生長(zhǎng)，這不可避免地降低了生物修復(fù)戰(zhàn)略的有效性。在采礦區(qū)等氮含量有限的環(huán)境中，固氮菌非常豐富，可以為植物和微生物提供生物可用氮，但其是否可以促進(jìn)尾礦中先鋒植物的生長(zhǎng)仍有待研究。

不同程度污染區(qū)域的關(guān)鍵類(lèi)群共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析圖

基于上述背景，廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所孫蔚旻研究員團(tuán)隊(duì)對(duì)根際固氮菌能否促進(jìn)尾礦中先鋒植物的生長(zhǎng)進(jìn)行了探究，通過(guò)DNA-SIP和宏基因組分箱確定了尾礦中先鋒植物芭芒根際的關(guān)鍵類(lèi)群為嗜苯單胞菌屬（Stenotrophomonas）和假單胞菌屬（Pseudomonas）。

該研究從中國(guó)西南地區(qū)四種不同的尾礦中采集了先鋒植物芭芒的樣品。通過(guò) 16S rRNA 擴(kuò)增子測(cè)序分析了根際微生物組的多樣性、組成以及生物相互作用，并確定了關(guān)鍵類(lèi)群。首先團(tuán)隊(duì)利用?¹⁵N2?DNA-SIP確定了Stenotrophomonas和Pseudomonas為根際固氮菌，經(jīng)宏基因組組裝的Stenotrophomonas和Pseudomonas中包含一些與生物固氮、促進(jìn)植物生長(zhǎng)和金屬抗性（As、Sb、Ni、Co、Zn、Mn、Cu和Cd）有關(guān)的基因；其次團(tuán)隊(duì)從芭芒根際中分離得到兩株根際固氮菌株（Pseudomonas sp. R21（固氮酶活性，1161.9 nmol C₂H_4?mg^-1?protein h^-1） 和Stenotrophomonas sp. R30（1890.2 nmol C₂H₄?mg^-1?protein?h^-1））。盆栽試驗(yàn)表明，上述兩種菌株可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)、氮含量和（類(lèi)）金屬積累，證實(shí)了這兩個(gè)已確定的關(guān)鍵類(lèi)群的固氮酶活性和植物生長(zhǎng)促進(jìn)能力。

本研究表明，通過(guò)微生物手段將關(guān)鍵根際固氮菌應(yīng)用在先鋒植物，有助于尾礦的生物修復(fù)。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊Soil Security，助理教授李永斌和碩士生楊瑞為論文共同第一作者。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soisec.2024.100140

供稿：省科學(xué)院土壤環(huán)境所

撰稿：吳婕

審稿：黃丹??董軍??羅璇

校稿：徐超??肖捷??章震