相较于单一种类微生物，合成功能菌群因其具有分工合作、代谢互养、功能冗余、稳定性高、抗逆性强等特点，在复杂环境下复合污染的生物修复方面具有明显优势。但目前对于合成菌群在不同底物条件下的结构演变、功能装配与互作机制的认识仍然不足，尤其是稀有菌属与优势菌属在维持系统稳定性和功能多样性中的作用机制尚未得到深入揭示，制约了人工合成高效菌群的定向设计与农田精准修复技术的发展。

　　中国科学院沈阳应用生态研究所“环境污染过程与效应创新组群”徐明恺团队，长期聚焦于合成微生物组学在面源污染治理中的理论与应用研究，近期，团队针对复杂条件下复合污染土壤难以修复的瓶颈问题，以合成功能微生物组学策略，构建了具有广谱降解磺酰脲类除草剂能力的合成菌群L1，实现了除草剂复合污染的高效去除。该研究创新性的以丰富/稀有菌属视角系统解析了菌群L1在不同底物条件下的群落结构、装配机制、功能类群和微生物互作机制。研究表明，L1可高效降解氯嘧磺隆、苯磺隆、甲磺隆、苄嘧磺隆和噻吩磺隆等五种典型除草剂，展现了稳定的广谱降解能力。多组学分析结果显示，优势菌属(如 Methyloversatilis、Pseudoxanthomonas、Chitinophaga)是降解功能的核心驱动，而稀有菌属在维持网络连接和系统稳定性中发挥重要作用，且特定条件下二者可发生转换，突破了以往研究仅关注优势菌的局限。功能注释结果进一步揭示，谷胱甘肽转移酶和脲酶等关键酶在不同底物条件下表现出差异性贡献，体现了功能冗余与底物适应性并存的特征。网络分析发现菌群内部以正相关互作为主，不同底物条件下的互作强度和复杂性显著增强，揭示了底物复杂性对菌群自适应和稳健性的驱动效应。这些结果不仅深化了对广谱降解菌群功能机制的理解，也凸显了稀有类群与优势类群协同作用在维持群落稳态和功能多样性中的关键意义，为合成功能菌群的理性构建及精准应用提供了新的理论框架和技术路径。

　　研究成果近日以“Taxonomic structure and functional assembly of the broad-spectrum sulfonylurea herbicide-degrading microbial consortium L1 under different herbicide substrates”为题，在线发表于Environmental Technology & Innovation(中科院II区，IF：7.1)。中国科学院沈阳应用生态研究所助理研究员李想为第一作者，徐明恺研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(32401406)、中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA28010503)、国家重点研发计划(2024YFD1501304)、辽宁省重点研发计划(2023JH2/101800054)等资助。

　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.eti.2025.104446

　　图1 广谱降解菌群L1机制解析示意图

　　图2 谷胱甘肽转移酶[EC 2.5.1.18]和脲酶[EC 3.5.1.5]的 K–W H 检验(a)、潜在降解菌属的贡献度分析(b)、高贡献(HC)菌属的Venn图(c)。