镉（Cd）在西洋参（Panax quinquefolium L.）中的积累会对其产量和安全性产生负面影响熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台。之前的研究发现杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网，生物炭可以减少西洋参中的镉含量K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发，但其机制尚未阐明K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发。

2024年01月球友(官方)App下载-球友直播U8国际·[官方网]有限公司官网，来自济南大学周洁教授團隊在Science of the total environment（IF=8.2）上發表題爲“Biochar reduces the cadmium content of Panax quinquefolium L. by improving rhizosphere microecology”的文章沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。该研究利用宏基因組測序和非靶向代謝組學技术检测并分析了Cd、Cd+生物炭和生物炭的不同處理條件下對西洋參的影響kg体育·(中国China)官方网站，揭示了生物炭處理可通過改善土壤性質、根際群落、土壤代謝物和植物代謝物kg体育·(中国China)官方网站沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!，降低了幼苗中的镉含量熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站。该文章中非靶向代谢组检测、宏基因組測序技术均由諾禾致源提供熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站kg体育·(中国China)官方网站。

研究思路

研究結果

1. 生物炭對镉脅迫下西洋參幼苗生長和酶活性的影響

不同處理條件比較發現球友(官方)App下载-球友直播K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网，镉脅迫顯著抑制了西洋參幼苗的生長K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台，導致根長、葉鮮重、根鮮重和根幹重明顯減少U8国际·[官方网]有限公司官网熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站。同時球友(官方)App下载-球友直播，镉脅迫引發了氧化應激球友(官方)App下载-球友直播，增加了SOD酶活性但降低了POD酶活性沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!U8国际·[官方网]有限公司官网。添加生物炭後K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台U8国际·[官方网]有限公司官网，顯著緩解了镉脅迫對西洋參生物量的負面影響沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，使根長、葉鮮重和根鮮重顯著增加U8国际·[官方网]有限公司官网熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发。此外熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发，生物炭還增強了SOD和POD酶活性熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站球友(官方)App下载-球友直播沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!，提高了植物清除活性氧的能力U8国际·[官方网]有限公司官网，從而減少了氧化損傷杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。總體而言U8国际·[官方网]有限公司官网，生物炭在緩解重金屬镉脅迫方面表現出顯著效果K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台，有助于提高植物在逆境下的生長和生存能力熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台。

2. 生物炭對镉脅迫下土壤性質和酶活性、土壤中镉形態及西洋參中镉含量的影響

土壤的物理和化學性質是正常植物發育的關鍵熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。不同處理對土壤性質的影響也不同熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站，镉應激顯著影響了土壤的養分含量和酶活性熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台，降低了土壤肥力和健康威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站。而添加生物炭後沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站，土壤的pH值、養分含量和酶活性均顯著增加熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，表明生物炭在緩解镉應激對土壤的不利影響方面具有顯著效果沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站，有助于改善土壤質量和肥力（圖1）U8国际·[官方网]有限公司官网。

圖1 生物炭對镉脅迫下西洋參根際土壤酶活性的影響分析

生物炭的施用显著减少了西洋参中的镉浓度威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站球友(官方)App下载-球友直播，同时改变了土壤中镉的形态熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台，使其由易迁移和生物有效态转化为固定态熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台。这不仅减少了植物对镉的吸收球友(官方)App下载-球友直播威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台，也降低了土壤中镉的迁移风险熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，显示出生物炭在重金属污染修复方面的潜力（圖2）威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发。

圖2 生物炭对镉胁迫下西洋参幼苗中镉含量及土壤中镉形态的影响分析

3. 生物炭對镉汙染下西洋參幼苗根際土壤微生物的影響

與對照組相比熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台，镉脅迫顯著降低了細菌Chao1指数和Simpson指数U8国际·[官方网]有限公司官网，以及真菌Shannon指数（p < 0.05）熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。生物炭对土壤真菌群落的影响威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。在门水平上球友(官方)App下载-球友直播，担子菌门、子囊菌门和毛霉菌门是主要优势门kg体育·(中国China)官方网站U8国际·[官方网]有限公司官网威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站。研究結果表明熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，镉胁迫显著影响了西洋参根际的微生物群落多样性和结构熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站。镉胁迫降低了微生物群落的多样性球友(官方)App下载-球友直播K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，并改变了细菌和真菌群落的组成U8国际·[官方网]有限公司官网杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台。然而熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台kg体育·(中国China)官方网站，生物炭的添加在镉胁迫条件下显著改善了这些不利影响U8国际·[官方网]有限公司官网威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站，增加了某些有益微生物的相对丰度熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站kg体育·(中国China)官方网站，同时减少了某些潜在有害微生物的相对丰度熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。這些發現表明K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发，生物炭在緩解重金屬汙染對土壤微生物群落的負面影響方面具有顯著潛力威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网，有助于維持土壤生態系統的健康和穩定（圖3）K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发。

圖3 不同处理下西洋参根际微生物群落的变化分析

4. 生物炭在镉脅迫下對西洋參幼苗及土壤代謝組學的影響

爲了確定生物炭對西洋參幼苗代謝組學的影響杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!，作者進行了非靶向代謝檢測熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台。研究發現生物炭在镉脅迫條件下對西洋參幼苗和根際土壤的代謝組學特征産生了顯著影響熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站球友(官方)App下载-球友直播kg体育·(中国China)官方网站。镉脅迫不僅改變了西洋參幼苗中的代謝物水平杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台，還顯著影響了根際土壤中的代謝路徑球友(官方)App下载-球友直播。生物炭的添加在镉脅迫條件下通過上調某些抗逆性相關代謝物和調控重要代謝路徑熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站，顯著改善了西洋參的代謝狀態及土壤健康熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台。這些發現表明熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，生物炭在緩解重金屬汙染對植物和土壤的不利影響方面具有顯著潛力U8国际·[官方网]有限公司官网熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站kg体育·(中国China)官方网站，有助于提高植物的抗逆性和土壤生態系統的穩定性（圖4）熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站。

圖4 生物炭在镉脅迫下對西洋參幼苗及土壤代謝組學的影響分析

5. 在镉脅迫下代謝組學與微生物之間的相關性分析

研究結果表明K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发，土壤微生物通过与植物代谢物的复杂相关性熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台球友(官方)App下载-球友直播，显著影响了西洋参的代谢过程和抗逆性球友(官方)App下载-球友直播。Subgroup_10 、Sphingomonas和Candidatus_Nitrosotalea等微生物與人參皂苷和維生素H等代謝物顯著正相關熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网，表明它們可能在增強植物抗逆性和促進生長方面起重要作用U8国际·[官方网]有限公司官网熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站。Solicoccozyma和Naganishia與苯類化合物、有機酸及川烏堿等顯著正相關U8国际·[官方网]有限公司官网熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!，這些代謝物可能在植物防禦機制中發揮重要作用球友(官方)App下载-球友直播K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。Trichoderma和Humicola等微生物與泛酸顯著正相關熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站球友(官方)App下载-球友直播熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，可能在調節植物生長和抗逆性方面具有潛力熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。相反熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站，一些微生物如Pyrenochaetopsis等與上述代謝物顯著負相關威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网，可能對植物代謝産生抑制作用威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站。這些發現表明熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发，土壤微生物通過調控植物代謝物的合成和積累來應對環境壓力K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发，進而影響植物的健康和生長沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!。進一步了解這些微生物與植物代謝之間的相互作用機制U8国际·[官方网]有限公司官网球友(官方)App下载-球友直播K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发，有助于開發新的農業管理策略熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站，以提高作物抗逆性和生産力杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网U8国际·[官方网]有限公司官网。

圖5  植物代謝組學、土壤代謝組學和土壤微生物的相關性分析

研究總結

本研究通過宏基因測序和非靶向代謝檢測技術評估了生物炭對西洋參中镉累積的減少效果及其潛在機制熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站kg体育·(中国China)官方网站杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网。研究發現添加生物炭導致土壤中生物可利用的镉被固定熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，防止镉向植物遷移熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站，緩解了西洋參幼苗中重金屬镉的生物累積kg体育·(中国China)官方网站沐鸣2-科技赋能场景,让娱乐更有趣!熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站。生物炭主要通過三種機制減少土壤中生物可利用的镉：(a) 生物炭通过增加土壤pH值和有机质含量使土壤中的镉钝化；(b) 生物炭通过提高变形菌和拟杆菌的相对丰度球友(官方)App下载-球友直播熊猫体育【中文官方】网站 - 最全赛事直播平台K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发，将生物可利用的镉转化为固定形式；(c) 生物炭通过提高土壤中镉螯合代谢物的含量（例如柚皮素、咖啡酸和缬氨酸）和植物中的解毒代谢物（例如苹果酸、黄酮类和富马酸）来减少镉的含量kg体育·(中国China)官方网站熊猫体育「中国Panda」App下载官方网站杏宇娱乐-杏宇注册登录-平台官网。此外U8国际·[官方网]有限公司官网，这些代谢物的变化与根际微生态显著相关；本研究揭示了生物炭减少西洋参中镉累积的机制球友(官方)App下载-球友直播K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站，为减少西洋参的镉污染和提高药用植物材料的安全性提供了一种新策略K8凯发就来凯发集团【官网】天生赢家一触即发熊猫体育「ChinaPanda」App下载官方网站威·尼·斯·澳·门·人游戏网站官方版(中国)官方网站。

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參考文獻

Chen, Xiaoli et al. “Biochar reduces the cadmium content of Panax quinquefolium L. by improving rhizosphere microecology.” The Science of the total environment vol. 915 (2024): 170005.