一氧化氮通过调节镉的形态转化、抗氧化防御机制以及固氮过程，增强了刺槐（Robinia pseudoacacia）与根瘤菌（rhizobia）共生体系对镉的耐受性

本研究探讨一氧化氮（NO）调控 Robinia pseudoacacia-根瘤菌共生体系对镉污染修复的机制，通过生理生化分析和宏基因组测序发现，NO 通过激活抗氧化系统（SOD、CAT等）、降低镉生物有效性及增强固氮能力（nifD/nifK 基因表达上调），协同提升共生体系镉抗性，为重金属污染联合修复提供新思路。

摘要

背景与目的

Robinia pseudoacacia L.与根瘤菌之间的共生关系已被证实是治理镉（Cd）污染的有效方法。然而，一氧化氮（NO）与Robinia-根瘤菌共生体系在修复Cd污染过程中的调控机制仍不明确。本研究旨在阐明NO如何增强Robinia-根瘤菌共生体系对Cd的抵抗能力。

方法

我们利用生理和生化指标以及宏基因组测序技术，分析了Robinia-根瘤菌共生体系的植物生长情况、Cd含量及其化学形态、抗氧化系统、固氮能力以及内生菌群结构。

结果

NO显著降低了共生体系根部的Cd含量（14.9%），同时增加了根部Cd的积累量（97.2%），并显著提高了可溶于乙酸的Cd和Cd草酸盐的比例。此外，NO显著上调了超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）的活性，降低了丙二醛（MDA）、H₂O₂和O₂⁻的水平。同时，NO还上调了根部分子中固氮相关基因和的表达量，分别增加了1.75倍和1.08倍。偏最小二乘路径模型表明，抗氧化系统、Cd的化学形态和固氮能力共同作用，增强了Robinia-根瘤菌共生体系对Cd的抵抗能力。

结论

研究表明，NO通过激活抗氧化系统、降低Cd的生物可利用性以及增强固氮作用，提高了共生体系对Cd的抵抗能力。这项研究为NO与微生物及固氮植物共同修复重金属污染提供了新的视角。

图形摘要