本站消息 5月12日，学校植物保护学院朱书生教授团队在环境科学领域国际顶级期刊Journal of Hazardous Materials（IF=11.3）在线发表了题为“Synergistic foliar titanium and soil organic fertilizer drive terpenoid-mediated microbiome assembly to restrict Cd/Pb uptake in Panax notoginseng”的研究论文。该研究创新性提出并验证了一种“地上触发—地下支持”的新型调控模式：叶面钛（Ti）作为地上部刺激信号，诱导三七发生系统性代谢重编程；土壤有机肥（OF）则为根际提供营养基础和功能微生物库，二者协同驱动萜类代谢物介导的有益根际微生物组装，从而阻控Cd/Pb向三七根部迁移和积累。该研究突破了传统依赖土壤直接修复的重金属治理思路，从“植物代谢调控—根际微生物组装—重金属吸收阻控”的系统视角，揭示了叶部刺激信号远程调控地下根际生态过程的新机制，为重金属污染农田安全利用和药用植物绿色生产提供了新的理论依据与技术路径。

随着工业活动和农业投入增加，土壤中镉（Cd）、铅（Pb）等重金属污染日益严重，威胁作物生长、农产品安全及人体健康，尤其对根部药用植物三七而言，重金属富集直接制约药材品质与产业可持续发展。传统修复技术成本高、周期长且易扰动土壤生态，亟须绿色安全的新策略。尽管叶面调控、代谢重塑及根际微生物组装已被认识参与重金属吸收过程，但地上信号如何远程驱动根际微生态、协同限制重金属迁移仍缺乏系统解析。为此，本研究提出“地上触发—地下支持”新思路，揭示叶面钛肥与土壤有机肥联用通过系统性代谢重编程及有益根际微生物组塑造，协同促进三七生长、提升皂苷含量并显著降低Cd/Pb积累，为重金属污染下药用植物安全生产提供了机制基础与绿色调控策略

叶面喷施钛（Ti）与土壤有机肥（OF）联合施用显著提高三七根系生物量和总皂苷积累，同时降低根部Cd和Pb含量（协同效应指数SEI＞1）。该组合通过增强三七抗氧化酶活性、诱导叶片-根系-根际的组织特异性代谢重编程，促进根际代谢物与微生物群落同步重构，从而缓解重金属胁迫。其中，有机肥主要通过改善根际肥力与微生物库，为根际功能微生物组的建立提供基础；钛则作为一种“地上触发信号”系统性激活三七根部萜类化合物合成通路，促进毛喉素（forskolin）和巨大戟醇（ingenol）等二萜类物质积累。这些二萜类代谢物作为选择性化学信号，进一步驱动根际Sphingomonas、Rhodanobacter、Bacillus、Penicillium和Aspergillus等有益微生物富集，并抑制潜在病原菌Ilyonectria，形成功能菌群。分离的有益微生物兼具固氮、解磷、产铁载体、产IAA、拮抗病原菌及吸附Cd/Pb等多重功能，盆栽验证显示其与二萜类物质联用能强化有益微生物定殖与功能，共同缓解重金属胁迫，提升药材品质。

本研究揭示了叶面钛诱导的植物代谢信号与有机肥支持的根际微生物过程之间的协同关系。不仅为三七等根类中药材在重金属污染土壤中的安全生产提供了新思路，也为利用植物代谢物—根际微生物组互作实现作物增产提质和污染风险减控提供了理论依据与技术参考。

钛与有机肥协同调控根际代谢组招募有益微生物缓解三七镉/铅吸收示意图

本研究得到了国家重点研发计划（2023YFE0107500）、云南省农业联合专项一般项目（202401BD070001-050）、国家自然科学基金（32260317）、云南省基础研究重点项目（202401AS070090）、云南省林草联合专项重点项目（202404CB090009），以及云南省“兴滇英才支持计划”青年人才项目（XDYC-QNRC-2023-0430）的支持。

（未经允许 严禁转载）