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资划所揭示黑土源合成菌群驱动混合除草剂共代谢降解机制
发布者：管理员发布时间：2026-04-02作者：阮志勇来源：耕地质量保育团队点击量：
近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所联合北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所，在《危险材料杂志（Journal of Hazardous Materials）》发表研究论文，系统揭示了葡萄糖驱动黑土源合成菌群高效共代谢降解混合除草剂的作用机制，为农田复合污染生物修复提供了新的理论依据和技术支撑。
东北黑土区是我国重要粮食生产基地，长期施用阿特拉津、烟嘧磺隆和硝磺草酮等除草剂，易导致土壤复合污染累积。针对天然微生物群落功能复杂、单菌株降解能力有限等问题，研究团队以黑土微生物群落为对象，构建了“多组学解析—机器学习预测—合成生物学验证”的研究框架。研究发现，葡萄糖不仅通过激活糖酵解和三羧酸循环等中心碳代谢，为微生物共代谢提供能量和还原力，还可通过促进微生物产酸形成酸性微环境，与酶促反应协同提高混合除草剂降解效率。
进一步研究中，团队结合随机森林算法与共发生网络分析，从复杂土壤微生物群落中识别出27个核心ASV，并通过宏基因组组装获得关键降解菌 Paraburkholderia 的完整基因组，在其中注释到 atzE、P450、gst 等除草剂降解相关功能基因。基于此，研究团队构建了由4株功能菌组成的合成菌群，揭示了不同除草剂在菌群体系中的差异化共代谢分工机制。 该研究从微生物群落调控、关键功能菌识别到合成菌群构建，系统阐明了黑土复合除草剂污染生物修复的关键机制，为东北黑土区农田复合污染治理、黑土健康维护和农业绿色发展提供了候选菌剂资源和技术储备。
我所2021届硕士毕业生、北京市农林科学院马青云助理研究员为第一作者，我所阮志勇研究员、北京市农林科学院刘建斌副研究员为共同通讯作者，我所杨建军研究员、西班牙阿尔梅里亚大学M.J. López博士参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金、北京市农林科学院创新能力专项、中国农业科学院科技创新工程等项目资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389426005935
