本文由Jun Zhang、Daijing Yu、Liwei Zhang、Tian Wang、Liuyaoxing Zhang、Lei Wang、Aiqin Liu和Jiangwei Yan等作者共同完成，研究机构包括山西医科大学法医学院、山西法医学重点实验室、教育部煤炭环境病原学与预防重点实验室以及河北省地质分析研究中心。该研究于2025年发表在《Journal of Hazardous Materials》期刊上，题为《The effects of polycyclic aromatic hydrocarbons on ecological assembly processes and co-occurrence patterns differ between soil bacterial and fungal communities》。

研究背景与目的

多环芳烃（PAHs，Polycyclic Aromatic Hydrocarbons）是一类广泛存在于土壤生态系统中的有害有机污染物，对生态系统和人类健康构成潜在威胁。土壤中的细菌和真菌在PAHs的降解中起着重要作用，然而，关于PAHs污染土壤中细菌和真菌群落组装过程的差异，目前知之甚少。本研究旨在通过分析山西省焦化厂周边农田和路边裸地的土壤微生物群落分布，探讨PAHs对细菌和真菌群落组装过程及共现模式的影响，并评估微生物群落特征作为PAHs污染生物标志物的潜力。

研究方法

研究选取了山西省中部地区的9个焦化厂（包括6个运营中的焦化厂和3个废弃焦化厂），并在其周边2公里范围内的玉米农田和路边裸地采集土壤样品。每个采样点采集5个土壤核心样品，混合后进行分析。研究通过高通量测序技术（16S rRNA基因和ITS区域）分析了细菌和真菌群落的分布，并结合环境因子和空间因子，探讨了微生物群落的组装过程及其与PAHs浓度的关系。

研究结果

1. PAHs污染状况：研究区域的土壤样品中PAHs浓度普遍较高，72.22%的样品属于重度污染。菲（Phe）是最主要的PAHs化合物，其次是苯并[b]荧蒽（BBF）和荧蒽（Fla）。焦化活动和车辆尾气是PAHs污染的主要来源。

2. 微生物群落结构：细菌群落主要由酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadota）组成，而真菌群落则以子囊菌门（Ascomycota）为主。路边裸地的真菌多样性高于农田。

3. 群落组装过程：细菌群落的组装主要受确定性过程（特别是同质选择，homogeneous selection）驱动，而真菌群落的组装则主要受随机过程（特别是扩散限制，dispersal limitation）驱动。PAHs浓度与微生物群落的组装过程密切相关，且对细菌群落的影响大于真菌群落。

4. 共现网络分析：细菌共现网络比真菌网络更为复杂，且PAHs浓度对细菌网络模块的影响更大。某些与PAHs降解相关的微生物类群（如Sphingobium、Fusarium等）可以作为潜在的PAHs污染生物标志物。

5. 微生物生物标志物：通过随机森林模型，研究发现某些细菌和真菌类群（如Sphingobium、Fusarium等）在重度污染土壤中富集，表明这些类群可以作为PAHs污染的生物标志物。

研究结论

本研究揭示了PAHs污染对土壤细菌和真菌群落组装过程的不同影响，细菌群落主要受确定性过程驱动，而真菌群落则主要受随机过程驱动。PAHs浓度显著影响了微生物群落的组装和共现关系，且对细菌群落的影响更为显著。研究还发现，某些与PAHs降解相关的微生物类群可以作为潜在的污染生物标志物，为PAHs污染的监测和修复提供了理论依据。

研究亮点

1. 重要发现：PAHs污染对细菌和真菌群落的组装过程具有不同的影响，细菌群落主要受确定性过程驱动，而真菌群落则主要受随机过程驱动。
2. 方法创新：研究结合了高通量测序、共现网络分析和随机森林模型，系统探讨了PAHs污染对微生物群落的影响。
3. 应用价值：研究结果为PAHs污染的监测和修复提供了新的思路，特别是通过微生物群落特征预测土壤污染程度的潜力。

研究意义

本研究不仅扩展了我们对PAHs污染土壤中微生物群落组装机制的理解，还为开发科学合理的污染修复方法提供了理论支持。未来的研究可以进一步探讨PAHs对土壤宏基因组的影响，以及跨界的生物相互作用在群落组装中的作用。