“植物-微生物”之间的相互作用一直是植物学和微生物学领域的研究热点,植物内部、植物根系与土壤之间形成的独特微域环境,定殖了大量的细菌、真菌等微生物,它们可以通过协作或竞争,形成稳定的群落结构,从而对植物生长发育、抗病抗逆产生至关重要的影响。本研究围绕植物内生/共生微生物（AMF）以及植物根际外生/非共生微生物（细菌和真菌）对植物的重金属吸收、迁移及解毒机制以及根际土壤养分循环及其机制开展了研究。（一）植物内生丛枝菌根真菌（AMF）对黑麦草镉吸收、迁移及解毒影响及机制研究。镉（Cd）是一种重要且常见的环境污染物,也是毒性最强的重金属之一。丛枝菌根真菌（AMF）辅助植物修复可用于有效清除污染土壤中的Cd,但对于其介导Cd在植物中积累和耐受的作用机制尚不清楚。本研究将黑麦草植株接种了两种不同的丛枝菌根真菌（幼套球囊霉和摩西球囊霉）,探讨了菌根型黑麦草和非菌根型黑麦草对镉胁迫的响应机制。研究发现菌根侵染增加了黑麦草根部对Cd2+的吸收,净Cd2+内流与净Ca2+内流存在明显的耦合作用。Ca2+转运蛋白通道的失活明显降低了未接种AMF黑麦草根Cd2+的吸收,Cd2+内流几乎停止,而AMF接种的黑麦草根表面仍旧检测到明显的Cd2+内流信号,表明AMF激活或提供了额外的Cd2+离子转运通道。与未接种AMF黑麦草植株相比,接种AMF黑麦草的根和茎中Cd的积累量都显著高。而且,接种AMF的植物在Cd胁迫下表现出显著更高的叶绿素浓度、更强的光合作用和更好的生长,表明尽管接种AMF黑麦草的Cd吸收增加,但其受到的Cd毒性却较低。进一步研究发现接种AMF真菌的黑麦草存在一些Cd解毒机制,如AMF真菌接种有利于Cd在黑麦草根部和叶片细胞壁和液泡内的分离,AMF真菌提高了黑麦草根系中超氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽浓度,进而减少了Cd暴露对黑麦草产生的氧化应激胁迫。本研究首次利用非损伤微测技术和激光共聚焦等技术,揭示了AMF真菌对黑麦草植物Cd2+离子实时迁转、细胞内分配及解毒机制,为重金属植物修复技术提供了坚实的理论指导。（二）植物根际外生/非共生微生物（细菌和真菌）对植物根际土壤养分循环及其机制研究以青杨木本植物为研究对象,探讨了其根际外生/非共生微生物（细菌和真菌）对根际土壤养分循环的影响,并揭示了其影响机制。本研究通过半野外试验,采用雌性青杨和雄性青杨单性别或混合性别种植的模式,通过测量Tea指数、微生物呼吸及微生物群落变化研究了不同性别不同种植模式对青杨根际有机物分解速率的影响。结果表明不同种植模式对植物生长、同化速率和土壤过程的影响存在显著差异。具体表现为不同性别组合对苗高、茎粗、光合速率、土壤微生物呼吸速率、凋落物分解速率、凋落物稳定程度和土壤微生物结构等均有显著影响。雌雄混种情境下,土壤呼吸率和凋落物分解率均明显高。而单一性别种植条件下（FF和MM）,根际微生物多样性显著高于混种模式,植物对土壤过程,如土壤呼吸、凋落物分解率和土壤pH,具有性别依赖效应。青杨雌雄混种样地土壤呼吸、凋落物分解以及根际pH均较高,植物生物量也较高,单一雌性种植样地次之,单一雄性样地最低。单一雌性种植区和雌雄混合种植区的微生物丰度和多样性较高。这些结果表明,植物与根际微生物之间的相互作用比较复杂,存在性别依赖性,该研究为根际微生物介导的土壤生物地球化学过程及模拟提供了新的思路和坚实数据支撑。