近日，我室作物耐盐碱研究与应用创新团队在Environmental Pollution（中国科学院二区Top，IF=8.90）在线发表了题为“Roots recruited distinct rhizo-microbial communities to adapt to long-term Cd and As co-contaminated soil in wheat-maize rotation”的研究论文，揭示根系招募特异性微生物在降低小麦、玉米籽粒中镉砷累积以适应长期镉砷复合污染土壤中的作用机制。

粮食作物籽粒中镉（Cd）和砷（As）累积可通过食物链对人体构成健康风险。本课题组前期研究表明，根际微生物参与了As在土壤—农作物系统中的迁移过程（EES|作物耐盐碱研究与应用创新团队揭示根际细菌群落调控土壤中砷生物有效性及降低大白菜可食部位砷累积的作用机制）。小麦—玉米轮作是我国主要的种植模式，其根际微生物群落对长期Cd、As复合污染土壤的响应以及根系如何招募微生物组降低农田Cd、As有效性及其在可食部位累积的作用机制尚不清楚。

本研究针对小麦—玉米轮作区轻度和重度长期Cd、As复合污染的土壤，采用高通量测序的组学方法解析了土壤—作物体系中Cd、As累积及小麦/玉米根际微生物组的变化特征，研究发现，在轻度和重度污染区种植的小麦籽粒Cd、As含量显著高于玉米籽粒，这与不同污染程度下小麦/玉米根系招募的特异性细菌和真菌调控了根际土壤中Cd、As生物有效性密切相关。轻度污染下，小麦根系招募了特异性细菌菌属Arthrobacter、Nocardioides、Devosia、Skermanella、Marmoricola、Pedobacter，其显著钝化了土壤中Cd、As有效性，为Cd、As抗性菌属；重度污染下，小麦根系招募了特异性细菌菌属norank_c__MB-A2-108、norank_f__JG30-KF-CM45、norank_o__Rokubacteriales及特异性真菌菌属Metarhizium、Olpidium、Fusicolla，其增加了土壤中Cd、As活性，为Cd、As耐性菌属。但是，在轻度污染下玉米仅富集到Cd、As敏感细菌菌属Marmoricola，在重度污染下仅招募到Cd、As耐性细菌菌属norank_c__KD4-96和真菌菌属Fusicolla。综上所述，该研究成果阐明了长期Cd、As复合污染区小麦/玉米根际微生物群落塑造与土壤—作物系统中Cd、As生物有效性之间的关系，为Cd、As复合污染农田上小麦、玉米的安全生产提供了理论依据。

作物耐盐碱研究及应用创新团队博士生孙洪欣为该论文的第一作者，刘文菊教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金联合基金重点支持项目（U21A2024）、河北省自然科学基金重点项目（C2021204097）和华北作物改良与调控国家重点实验室创新团队项目（NCCIR2020CX-6）的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.123053