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　　重金屬鎘（Cd）對(duì)生物體而言是一種有毒元素，耕地土壤中的Cd嚴(yán)重威脅著人類健康，去除污染土壤中的Cd是保證土壤長期安全利用的必要措施。植物提?。?/span>phytoextraction）是利用Cd高（超）富集植物將土壤中的Cd吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部分，通過收獲植物材料進(jìn)行無害化、資源化處理的一種修復(fù)土壤Cd污染的綠色技術(shù)。除了植物對(duì)Cd的吸收和富集能力，植物提取效率與土壤條件也密切相關(guān)：一方面，土壤中的有效營養(yǎng)影響植物的生長；另一方面，土壤中Cd的有效性直接決定植物對(duì)Cd的吸收效率。因此，可以利用一些土壤改良劑提高土壤中礦質(zhì)元素或重金屬的生物有效性來強(qiáng)化植物提取效率。 

　　聚天冬氨酸（PASP）是一種可完全降解的天然聚合物，在農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)PASP能有效強(qiáng)化植物對(duì)土壤中重金屬的提取效率，但前期普遍認(rèn)為PASP通過螯合作用直接活化了土壤中的重金屬或營養(yǎng)元素，而忽略了PASP與其他土壤因子（特別是土壤微生物）的相互作用是否會(huì)對(duì)植物富集重金屬產(chǎn)生影響。為了從相關(guān)機(jī)制中進(jìn)一步發(fā)掘強(qiáng)化植物提取Cd效率的方法，中國科學(xué)院昆明植物研究所和云南師范大學(xué)的科研人員以Cd高富集植物鬼針草（Bidens pilosa L.）為研究對(duì)象對(duì)以上問題展開了研究。 

　　研究人員發(fā)現(xiàn)土壤添加3和6 g kg^-1的PASP不僅顯著（P < 0.05）增加了鬼針草的生物量，也顯著（P < 0.05）促進(jìn)了鬼針草對(duì)Cd的吸收（圖1），最終使得鬼針草對(duì)Cd的提取效率（地上部分總Cd富集量）分別提高了46.4% 和76.4%。對(duì)植物根際土壤的元素含量分析表明PAPS處理明顯改變了（P < 0.05）土壤元素的有效性，從而有效促進(jìn)了植物對(duì)Cd和營養(yǎng)元素的攝入。除了PASP對(duì)元素的直接螯合作用，該研究發(fā)現(xiàn)PAPS處理使植物根際募集了多種植物促生菌（圖2），這些植物促生菌能通過多種機(jī)制促進(jìn)Cd脅迫下鬼針草的生長和活力，同時(shí)一些植物促生菌也能通過分泌有機(jī)酸、鐵載體等物質(zhì)間接地活化土壤中Cd和營養(yǎng)元素。其中，一些具有解鉀功能的植物促生菌可能和PASP一起使得土壤有效K含量增加了3.7~21.7倍，除了作為植物營養(yǎng)，有效K的增加可能也對(duì)植物富集Cd具有重要的調(diào)節(jié)作用。此外，植物生理和代謝組分析發(fā)現(xiàn)鬼針草葉片中抗氧化酶、氨基酸、有機(jī)酸和脂類參與的多種解毒過程被顯著（P < 0.05）誘導(dǎo)，這是鬼針草在Cd攝入顯著增加的情況下維持生長的內(nèi)在基礎(chǔ)。 

　　以上結(jié)果表明PASA通過重塑植物根際環(huán)境（特別是微生物群落組成）和調(diào)節(jié)植物代謝過程來促進(jìn)鬼針草的生長和對(duì)Cd的富集，該研究促進(jìn)了對(duì)土壤螯合劑強(qiáng)化植物提取效率的機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為螯合劑和植物促生菌聯(lián)合強(qiáng)化植物提取效率提供了理論指導(dǎo)。研究結(jié)果以Polyaspartic acid enhances the Cd phytoextraction efficiency of Bidens pilosa by remolding the rhizospheric environment and reprogramming plant metabolism為題發(fā)表在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域知名期刊Chemosphere上。李雄博士和田麗燕博士（云南師范大學(xué)）為論文的共同第一作者，許建初研究員和楊永平研究員為論文的共同通訊作者。研究得到了中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2020387）和云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（202101AS070045）等的支持。 

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圖1 PASP處理對(duì)鬼針草生長和Cd富集的影響 

圖2 PASP處理下植物根際細(xì)菌類群（屬水平）的豐度變化（紅色字體表示潛在的植物促生菌）