近日，我所徐明恺研究员团队在除草剂污染修复领域取得新进展。通过宏基因组学分析，系统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。

　　除草剂在农业生产中的长期大量施用，会导致其在土壤中持续残留，并对土壤生态系统稳定性及氮循环过程造成干扰，进而影响作物生长与农田生态安全。因此，利用微生物降解能力实现除草剂污染土壤的绿色修复，是当前环境微生物领域的重要研究方向。近年来，随着宏基因组学和多组学技术的发展，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。

　　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”徐明恺团队长期从事除草剂的农田生态效应及微生物修复机制研究。近期，团队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，研究其对大豆根际生态系统的影响，并结合宏基因组学等方法，评估新型降解菌Chenggangzhangella methanolivorans CHL1的修复潜力。结果表明，氯嘧磺隆可显著抑制大豆植株生长及根瘤形成，并引起土壤氮素形态变化失衡及pH下降，同时对大豆根际微生物群落结构及氮循环过程产生明显影响。值得注意的是，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显著扰动，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，同时固氮相关功能基因(nifD、nifH和nifK)受到明显抑制，这些变化与土壤氮素形态转变及pH降低相一致。重要的是，菌株CHL1能够快速降解土壤中残留的氯嘧磺隆，显著缓解其对大豆生长及根瘤形成的抑制作用，同时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。

　　研究成果近日以“Impacts of chlorimuron-ethyl on rhizosphere nitrogen cycling functional genes and microbial remediation by Chenggangzhangella methanolivorans CHL1 in soybean systems”为题目发表于Geoderma期刊(中国科学院一区TOP，即时IF=7.9)。中国科学院沈阳应用生态研究所博士研究生代雨朦与李想副研究员为第一作者，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联合基金重点项目(U25A20642)、青年基金(32401406)和中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA28010503)等项目的资助。

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2026.117921

　　图1大豆根际土壤细菌群落组成及多样性变化及其与土壤理化性质的联合分析。(a)基于Kruskal-Wallis秩和检验的细菌α多样性变化;(b)基于Bray-Curtis距离的PCoA分析结果，用于表征细菌β多样性差异;(c)门水平微生物群落组成(相对丰度>1%);(d)属水平微生物群落组成(相对丰度>1%)。(e)Chloroflexota、(f)Nitrososphaerota、(g)Nitrospirota、(h)Bradyrhizobium和(i)Nocardioides的相对丰度变化。(j)基于Mantel检验的理化因子与氮循环功能之间的相关性。(k)基于热图展示的门水平及属水平群落组成与理化因子的相关性。误差线表示均值±标准差(mean±SD)，n=5个生物学重复/组，*p<0.05，**p<0.01，*p<0.001。

　　图2大豆根际土壤氮循环功能特征的时间变化。(a)基于KEGG注释分析的氮循环模块及基因相对丰度;(b)括号内数值表示LCE和LCEC组中各基因相对于CK的丰度变化百分比，计算公式为((LCE或LCEC组平均值/CK组平均值)–1)×100%;(c)括号内数值表示HCE和HCEC组中各基因相对于CK的丰度变化百分比，计算公式同上;LCEC和HCEC组相对于CK的变化以灰色背景标出。(d)nifH、AOA-amoA、AOB-amoA和nirK的实时荧光定量PCR分析结果。(e)氮循环相关模块功能与土壤理化因子的相关性分析。(f)氮循环相关基因与土壤理化因子的相关性分析。误差线表示均值±标准差(mean±SD)。每组n=5个生物学重复，*p < 0.05，**p < 0.01，*p < 0.001。