利用微生物降解能力实现除草剂污染土壤的绿色修复，是环境微生物领域的重要研究方向。随着宏基因组学和多组学技术发展，污染生物修复研究逐渐转向基于微生物群落—功能基因—生态过程的系统机制解析。近期，中国科学院沈阳应用生态研究所在除草剂污染修复方面取得进展。该研究围绕典型磺酰脲类除草剂氯嘧磺隆，在农田原位与微宇宙系统下，阐明了其对大豆根际生态系统的影响，并结合宏基因组学等方法，评估了新型降解菌Chenggangzhangella methanolivorans CHL1的修复潜力。结果表明，氯嘧磺隆可抑制大豆植株生长及根瘤形成，引起土壤氮素形态变化失衡及pH下降，对大豆根际微生物群落结构及氮循环过程产生影响。具体而言，氯嘧磺隆暴露对氮循环相关微生物群落及功能基因产生了扰动，表现为固氮及反硝化相关类群丰度及功能贡献持续降低，而硝化相关类群在丰度及功能贡献上呈现一定程度的短期升高趋势，固氮相关功能基因受到抑制，这些变化与土壤氮素形态转变及pH降低一致。研究进一步表明，菌株CHL1能够快速降解土壤中残留的氯嘧磺隆，缓解其对大豆生长及根瘤形成的抑制作用，减轻固氮及反硝化相关类群及功能基因的受抑制程度，促进土壤氮素形态及pH的恢复，从而提升大豆根际生态稳定性。该研究阐明了氯嘧磺隆对大豆根际氮循环的干扰机制，并证实降解菌CHL1可有效恢复根际生态稳定，为农田除草剂污染生物修复提供了理论依据。相关研究成果发表在Geoderma上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院相关项目等的支持。论文链接