近日，我院赵敏教授团队郑向勇教授课题组在生态学领域TOP期刊《Communications Earth & Environment》（Nature出版社）上发表题为“Host-driven microbiome assembly supports nitrogen removal by macrophytes under chronic nitrogen stress”的学术论文。

全球约42%的污水未经处理直接排放，由此引发全球性城市水生态氮污染危机，重度污染水体氨氮浓度可升至8mg・L-1及以上，极易诱发水体富营养化、生态系统退化，破坏水资源可持续利用。依托沉水植物的生态修复技术凭借植菌协同脱氮优势被视作污染水体修复的优选方案，但该类基于自然的修复技术在≥8mg・L-1长期氮胁迫环境下的应用效果尚存争议，沉水植物受氮胁迫后招募脱氮菌群、与附生微生物群落协同除氮的分子调控机制尚不清晰，相关研究缺口致使现阶段难以量化评估沉水植物作为自然基技术在高氮污水治理场景下规模化落地的可行性。

本研究选取常用韧性沉水植物苦草（Vallisneria natans）为试验材料，整合植株转录组、微生物宏基因组与GC-MS非靶向代谢组多组学技术，系统探究长期8mg・L-1氮胁迫下苦草与其叶表附生生物膜的共生响应与互作机制，基于此，构建了一个结合机理-机器学习的混合模型，用于分析沉水植物在高氮条件下生态氮去除过程中的核心作用及效能。结果证实，长期氮胁迫能够诱导苦草重塑植株分泌物组成，通过释放黄嘌呤、香豆素等信号物质实现异养硝化-好氧反硝化（HNAD）定向招募，并分泌外源碳源供给反硝化反应。

而这种由宿主植物主导的菌群构建过程能够有效缓解温度降低对高氮胁迫水体脱氮效能衰减的不利影响，提升水生态系统稳定性：在16.17±5.44 ℃环境条件下体系总氮去除率可达35.3%，脱氮效率约为人工仿真植物对照组的1.6倍；依托机理过程耦合数据驱动构建的混合模型量化表明，植物与附生微生物的共生互作贡献了系统总脱氮量的50%以上。

综上，本研究明确了沉水植物在高氮污染城市水体生态修复中的应用价值，填补了高氮环境下沉水植物生态修复机理的研究空白，推动该生态修复技术规模化应用以治理水体富营养化。温州大学为该论文第一完成单位，研究生包晨倩为第一作者，贝克副教授、金展副教授为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金、城市水污染生态治理技术国家地方联合工程研究中心等经费支持。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-026-03626-5

文稿撰写：包晨倩、万蒙丽

一审：金展、郑梦雅

二审：王   洋

三审：黄先锋