导读
谱系O地下组织的镉含量显著高于谱系P地下组织的镉含量，谱系P茎中的镉含量显著高于谱系O茎中的镉含量。谱系P的地下生物量以及茎生物量均显著高于谱系O。谱系O的富集系数（BCF）显著高于谱系P的富集系数，谱系P的转运系数（TF）显著高于谱系O的转运系数（图1）。
无论是否施加镉，谱系O和谱系P的根际细菌群落中相对丰度最高的三个门类都一致。不施加镉时，谱系O和谱系P的根际细菌群落结构显著不同，施加镉后，两个谱系的根际细菌群落结构相似。镉显著增加了谱系P根际细菌群落的物种数，对谱系O根际细菌群落α多样性没有显著影响（图3）。
图3 芦苇根际细菌群落的组成和结构。（A）代表了Chao1指数的稀释曲线。（B）代表主要门类的相对丰度。（C）代表四倍体谱系O中的根际细菌群落结构。（D）代表八倍体谱系P中的根际细菌群落结构。p < 0.05代表谱系间的根际细菌群落结构存在显著差异（PERMANOVA，α = 0.05）。(E)-(G)代表三个α多样性指数。星号表示组间存在差异（Tukey检验，α = 0.05）。O_CK和P_CK分别代表无镉处理的四倍体谱系O和八倍体谱系P。
功能预测表明，镉对谱系O根际细菌群落的1种功能有显著影响，对谱系P根际细菌群落的11种功能有显著影响。随机森林模型从谱系O和谱系P筛选了受镉影响的相对丰度最高的20个扩增子序列变异体（ASVs）：谱系O的ASVs主要属于放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、蓝细菌门（Cyanobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和鞭毛微菌门（Verrucomicrobia）以及酸杆菌门（Acidobacteria），谱系P的ASVs主要属于拟杆菌门、隐微菌门（Elusimicrobia）、装甲菌门（Armatimonadetes）以及浮游菌门（Planctomycetes）（图4）。
图4 镉对根际细菌群落中的细菌数量、细菌功能和关键细菌类型的影响。（A）和（B）分别为四倍体谱系O和八倍体谱系P中扩增子测序变异体（ASVs）的数量。（C）和（D）分别为镉对四倍体谱系O和八倍体谱系P中前30种丰度细菌功能的影响。这些功能是通过PICRUST 2预测的。功能的相对丰度由圆圈的大小表示。星号表示在有镉和无镉的条件下，功能存在显著差异（Wilcoxon检验，α = 0.05）。随机森林模型确定了四倍体谱系O（E）和八倍体谱系P（F）中前20个重要的ASVs。排名越高的ASV越重要。图的右侧显示了前20个重要物种的相对丰度。O_CK和P_CK分别代表无镉处理四倍体谱系O和八倍体谱系P。
芦苇生物富集系数（BCF）与芦苇根冠比（RT）显著正相关，与叶厚（LT）、叶宽（LW）、叶片气孔导度（Gsw）、叶绿素b含量（Chlb）和总叶绿素含量（Chl）之间显著负相关（图5）。芦苇转运系数（TF）与根际细菌群落的物种数、叶宽（LW）、基径（SD）、电子传递效率（ILR）、叶片气孔导度（Gsw）和叶片蒸腾速率（E）显著正相关（图5）。
图5 芦苇性状、镉富集转运系数和根际细菌多样性之间的相关性。颜色越接近1或-1，相关性越强。星号表示性状之间存在显著的相关性（皮尔逊相关性分析，α = 0.05）。
本研究发现芦苇谱系O和谱系P对镉的富集和转运存在显著差异，谱系P更加发达的蒸腾系统使其将镉从地下部分转运到地上部分的能力强于谱系O，而谱系O从环境中将镉富集到根部的能力强于谱系P。本研究为深入理解植物修复重金属污染土壤的多样性策略提供了新视角，为筛选和培育更高效富集镉的芦苇品系以优化污染土壤的生物修复技术提供了科学依据。
本期责编：刘乐乐 尹美淇
