第二届全国土壤修复大会

钒(Vanadium)是一种常见的重金属元素，分布于地球表面各圈层中。因其在钢铁、化工、航天等领域的广泛应用，人类对钒产品的需求与日俱增。据现有统计数据表明，中国钒生产量位于全球第一位。与此同时，由于长期的钒矿开采、加工等过程而产生的钒废料以多种途径进入到土壤介质中，给土壤生态环境带来巨大的环境毒理风险。蚯蚓作为土壤生态系统的重要组成部分，能够响应土壤环境变化。由于蚯蚓取食土壤过程中，肠道内容物可与外界土壤发生直接作用，因而蚯蚓肠道菌群可作为表征土壤污染状态的重要指标。已有研究表明，蚯蚓肠道菌群在污染物的富集和降解方面具有潜力。探究钒胁迫下蚯蚓肠道和土壤菌群的解毒机制，对表征钒污染物毒理效应具有重要指示意义。本研究将蚯蚓(Metaphire guillelmi)置入模拟钒污染土壤(0-300 mg kg^-1)进行培养实验，探究钒对蚯蚓体表损伤和抗氧化酶活性的影响，结果表明蚯蚓体表损伤程度随钒浓度升高而加重，抗氧化酶活性则呈现低浓度(100 mg kg^-1)刺激，高浓度(300 mg kg^-1)抑制的趋势；利用宏基因组手段对钒胁迫下蚯蚓肠道和土壤微生物群落结构、物种多样性展开讨论，发现钒胁迫能明显改变两介质中的群落结构，并显著降低物种多样性（shannon、simpson指数分别下降31.2–21.6%, 26.9–19.4%）；以丰度条件筛选蚯蚓肠道和土壤中优势核心物种，其中有95个物种同时存在于两个环境下，并从共享核心物种中检测到谷胱甘肽代谢、半胱氨酸代谢等还原性基因，以及氧化损伤修复、重金属外排泵等耐受性功能基因，利用相关性网络分析等方法探究共享核心菌群在两介质中的协同作用以及与两类型功能基因的相关性，结果发现，共享核心菌群在蚯蚓肠道中多采用还原性代谢途径，在土壤中则倾向于利用耐受性机制完成解毒。这项工作揭示了优势核心菌群所具有的解毒和耐受基因是蚯蚓肠道内容物和土壤菌群共同应对土壤钒污染的重要方式。