重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)污(wu)染(ran)會對土壤和水體中(zhong)的(de)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)群落(luo)結(jie)構產生(sheng)顯著影(ying)響。同時(shi)，植(zhi)(zhi)物(wu)也會對重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)脅迫(po)產生(sheng)響應(ying)機制。通過多(duo)組學測序技術，我(wo)們可以監測些微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)群落(luo)在重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)污(wu)染(ran)下的(de)變化以及(ji)重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)對植(zhi)(zhi)物(wu)的(de)脅迫(po)，并揭示(shi)它們對重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)響應(ying)機制。這(zhe)些研究不僅有助于我(wo)們了解(jie)重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)污(wu)染(ran)對生(sheng)態(tai)系統的(de)影(ying)響，還能為重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)治理提(ti)供科學依據。

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文(wen)章題目：Differentially-expressed genes related to glutathione metabolism and heavy metal transport reveals an adaptive, genotype-specific mechanism to Hg2+ exposure in rice (Oryza sativa L.)

期刊：Environmental Pollution

影(ying)響因子：8.9

技術手(shou)段(duan)：RNA-seq等

在汞(gong)脅迫下(xia)，兩種水(shui)(shui)稻(dao)基(ji)因(yin)型的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)氧(yang)(yang)(H2O2)的(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)MDA含量，從而(er)(er)(er)加(jia)(jia)劇了(le)(le)過(guo)氧(yang)(yang)化對膜的(de)(de)(de)損傷。然而(er)(er)(er)，H655中抗氧(yang)(yang)化酶和GSH代(dai)謝相(xiang)關基(ji)因(yin)的(de)(de)(de)上(shang)調表(biao)達(da)，使(shi)H655的(de)(de)(de)抗氧(yang)(yang)化酶活(huo)性(xing)(CAT、SOD)和GSH含量高于H767，從而(er)(er)(er)增(zeng)強(qiang)了(le)(le)H655對Hg的(de)(de)(de)耐受性(xing)。另(ling)一方(fang)面，GST和PCS的(de)(de)(de)高表(biao)達(da)催化H655中Hg與GSH結合(he)，從而(er)(er)(er)誘導(dao)轉運(yun)體基(ji)因(yin)YLS2在H655中上(shang)調表(biao)達(da)。增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)該水(shui)(shui)稻(dao)基(ji)因(yin)型的(de)(de)(de)汞(gong)轉運(yun)和積(ji)(ji)累能力。因(yin)此，H655的(de)(de)(de)地上(shang)部組(zu)織中汞(gong)的(de)(de)(de)積(ji)(ji)累量超過(guo)H767。本研究通過(guo)對汞(gong)脅迫下(xia)水(shui)(shui)稻(dao)品種的(de)(de)(de)生(sheng)理和分(fen)子特征(zheng)的(de)(de)(de)研究，揭(jie)示了(le)(le)水(shui)(shui)稻(dao)對汞(gong)脅迫的(de)(de)(de)適(shi)應機(ji)制，有利于制定培(pei)育耐汞(gong)水(shui)(shui)稻(dao)品種的(de)(de)(de)新策略。

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文章題(ti)目：Dopamine  alleviates  cadmium  stress  in  apple  trees  by recruiting  beneficial  microorganisms  to  enhance  the physiological  resilience  revealed  by  high-throughput sequencing  and  soil  metabolomics

期刊：Horticulture Research

影響(xiang)因子：8.7

技術手段：微生物組，代謝組等

技術(shu)路(lu)線：

本研究利(li)用土(tu)壤微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)組(zu)和代(dai)(dai)(dai)謝組(zu)聯(lian)合分(fen)析，研究了多(duo)(duo)巴(ba)(ba)胺(an)對(dui)(dui)鎘脅迫(po)下蘋果植(zhi)(zhi)株(zhu)(zhu)生(sheng)長的(de)(de)(de)影(ying)響。研究發現(xian)，多(duo)(duo)巴(ba)(ba)胺(an)可(ke)以增(zeng)強植(zhi)(zhi)株(zhu)(zhu)光合作(zuo)用，激活活性(xing)氧(yang)清除系統，降低植(zhi)(zhi)株(zhu)(zhu)體內活性(xing)氧(yang)水平；抑(yi)制(zhi)鎘吸(xi)收基因的(de)(de)(de)表(biao)達(da)(da)，促(cu)進(jin)鎘解(jie)毒基因的(de)(de)(de)表(biao)達(da)(da)，減少植(zhi)(zhi)株(zhu)(zhu)鎘積(ji)累，從(cong)而緩解(jie)鎘脅迫(po)對(dui)(dui)植(zhi)(zhi)株(zhu)(zhu)生(sheng)長的(de)(de)(de)抑(yi)制(zhi)。此外，多(duo)(duo)巴(ba)(ba)胺(an)顯著改(gai)變了土(tu)壤代(dai)(dai)(dai)謝物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)組(zu)成以及根際微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)群(qun)落(luo)多(duo)(duo)樣性(xing)。LEfSe分(fen)析表(biao)明(ming)多(duo)(duo)巴(ba)(ba)胺(an)可(ke)通過誘導植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)招募潛在(zai)的(de)(de)(de)有益(yi)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)來抵(di)抗鎘脅迫(po)。共現(xian)網絡顯示，多(duo)(duo)巴(ba)(ba)胺(an)正(zheng)向調節的(de)(de)(de)幾個代(dai)(dai)(dai)謝產(chan)物(wu)(wu)(wu)與植(zhi)(zhi)物(wu)(wu)(wu)相對(dui)(dui)生(sheng)長速率呈顯著正(zheng)相關，與鎘積(ji)累則呈顯著負相關，表(biao)明(ming)潛在(zai)有益(yi)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)可(ke)能(neng)被上述(shu)代(dai)(dai)(dai)謝產(chan)物(wu)(wu)(wu)所調控(kong)。研究結(jie)果有助于(yu)今后深入研究多(duo)(duo)巴(ba)(ba)胺(an)調控(kong)蘋果鎘脅迫(po)的(de)(de)(de)功能(neng)機制(zhi)，也為果園土(tu)壤重金屬治理提供了新的(de)(de)(de)思路(lu)和策略。

在重(zhong)金屬污(wu)染(ran)(ran)的環境中，總有一些生物(wu)能夠頑強生存，這些生物(wu)被稱為(wei)重(zhong)金屬抗(kang)性生物(wu)。通過多組學測(ce)序技術，我們(men)可以篩選出(chu)這些具有重(zhong)金屬抗(kang)性的生物(wu)，并(bing)研(yan)究其(qi)抗(kang)性機制。這些生物(wu)不僅為(wei)我們(men)提供了(le)(le)治(zhi)理重(zhong)金屬污(wu)染(ran)(ran)的潛(qian)在資(zi)源，還為(wei)我們(men)揭示了(le)(le)生物(wu)適(shi)應(ying)環境的奧秘。

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文(wen)章題目：Dopamine  alleviates  cadmium  stress  in  apple  trees  by recruiting  beneficial  microorganisms  to  enhance  the physiological  resilience  revealed  by  high-throughput sequencing  and  soil  metabolomics

期刊：The ISME Journal

影響因(yin)子：10.302

技術手段：微生(sheng)物宏基因組(zu)，Binning分析，穩定同位素(su)探測（SIP）錨定

脫硫(liu)弧菌編碼(ma)的(de)代謝(xie)過程

錫礦(kuang)山銻污染場地環境分布及脫(tuo)硫弧菌(jun)的地球化學性質

脫硫弧(hu)菌相(xiang)關基因的泛基因組分析

研究發(fa)現了(le)脫硫(liu)(liu)弧(hu)菌（Desulfurivibrio spp.）介導的(de)(de)(de)一(yi)種新(xin)型生(sheng)物(wu)(wu)地球化(hua)學過程-硫(liu)(liu)（S）氧(yang)化(hua)與(yu)銻（Sb）還(huan)原(yuan)耦(ou)合。脫硫(liu)(liu)弧(hu)菌的(de)(de)(de)分布與(yu)S和(he)Sb的(de)(de)(de)濃度(du)相(xiang)(xiang)關，其(qi)相(xiang)(xiang)對(dui)豐度(du)在Sb尾礦中(zhong)的(de)(de)(de)濃度(du)較高(gao)，而在土壤、稻田和(he)河流沉積物(wu)(wu)等周(zhou)邊環境中(zhong)的(de)(de)(de)濃度(du)相(xiang)(xiang)對(dui)較低。此外，驅(qu)動S氧(yang)化(hua)與(yu)Sb（V）還(huan)原(yuan)耦(ou)合潛(qian)能的(de)(de)(de)功能基因，分別(bie)由非典型的(de)(de)(de)亞硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)氧(yang)化(hua)還(huan)原(yuan)酶(mei)(mei)（dsr）和(he)砷酸(suan)(suan)(suan)鹽還(huan)原(yuan)酶(mei)(mei)（arrA）或(huo)銻酸(suan)(suan)(suan)鹽還(huan)原(yuan)酶(mei)(mei)（anrA）編碼。通過闡明(ming)相(xiang)(xiang)關酶(mei)(mei)催化(hua)的(de)(de)(de)S氧(yang)化(hua)與(yu)Sb還(huan)原(yuan)的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)地球化(hua)學過程，拓展(zhan)了(le)對(dui)Sb的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)地球化(hua)學循環的(de)(de)(de)基本認識，有(you)助(zhu)于提高(gao)Sb尾礦的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)地球化(hua)學修復(fu)效益。

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文章題目：Metagenomic and machine learning-aided identification of biomarkers driving distinctive Cd accumulation features in the root-associated microbiome of two rice cultivars

期刊：The ISME Communications

技(ji)術手段：16S rRNA基(ji)因(yin)測序(xu)、宏基(ji)因(yin)組(zu)測序(xu)等

圖文摘(zhai)要與部分研(yan)究結果(guo)展示：

圖(tu)文摘要

低(di)鎘(ge)水(shui)稻 XS14 和雜交水(shui)稻 YY17 根際和內(nei)層(ceng)微生(sheng)物組的功(gong)能變異

研究了(le)兩個(ge)具有對比(bi)鎘(ge)積(ji)累(lei)能(neng)力(li)的(de)水(shui)(shui)(shui)稻(dao)(dao)品種（低鎘(ge)水(shui)(shui)(shui)稻(dao)(dao) XS14 和雜交水(shui)(shui)(shui)稻(dao)(dao) YY17）的(de)根部相關微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)組的(de)結構和功(gong)(gong)能(neng)特(te)征，并揭示(shi)了(le)水(shui)(shui)(shui)稻(dao)(dao)品種之間(jian)根部相關生(sheng)(sheng)態位中(zhong)不同(tong)的(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)分類(lei)特(te)征和功(gong)(gong)能(neng)特(te)異(yi)性招募(mu)策略(lve)。我(wo)們識別到屬于 DP-20（脫(tuo)硫(liu)菌門(men)）和 Nitrospira（硝化(hua)螺菌門(men)）的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)標志(zhi)物(wu)(wu)成員(yuan)，它們分別通過硫(liu)代(dai)謝（DP-20）、氮和金屬代(dai)謝（Nitrospira）在維持 XS14 和 YY17 的(de)生(sheng)(sheng)存適(shi)應性方面表(biao)現(xian)出顯著不同(tong)的(de)生(sheng)(sheng)態功(gong)(gong)能(neng)。我(wo)們的(de)研究系(xi)統地描(miao)述了(le)兩個(ge)水(shui)(shui)(shui)稻(dao)(dao)品種籽粒中(zhong)鎘(ge)積(ji)累(lei)的(de)變(bian)化(hua)，以破譯分類(lei)功(gong)(gong)能(neng)特(te)異(yi)性微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)招募(mu)機(ji)制。我(wo)們的(de)研究結果強調(diao)了(le)應對鎘(ge)脅迫時兩個(ge)水(shui)(shui)(shui)稻(dao)(dao)品種的(de)土壤根系(xi)連續體(ti)中(zhong)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)群落(luo)組裝和功(gong)(gong)能(neng)的(de)品種特(te)異(yi)性模式，并為促(cu)進鎘(ge)污(wu)染土壤中(zhong)的(de)水(shui)(shui)(shui)稻(dao)(dao)生(sheng)(sheng)長和食(shi)品安(an)全提供潛在生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)標志(zhi)物(wu)(wu)操作奠定了(le)基(ji)礎(chu)。

基于多(duo)組學測序的(de)數(shu)據(ju)，我(wo)們(men)可(ke)(ke)以更(geng)加(jia)精準地(di)制定重(zhong)金(jin)屬(shu)污(wu)染(ran)的(de)治理策略。例如，我(wo)們(men)可(ke)(ke)以利用具有重(zhong)金(jin)屬(shu)抗性(xing)(xing)的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)進行生(sheng)物(wu)(wu)修復，通過改變微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)群(qun)落的(de)結構和功能(neng)來降低重(zhong)金(jin)屬(shu)的(de)生(sheng)物(wu)(wu)毒性(xing)(xing)。此外(wai)，我(wo)們(men)還可(ke)(ke)以利用基因編輯技(ji)術培育(yu)出(chu)具有更(geng)強重(zhong)金(jin)屬(shu)抗性(xing)(xing)的(de)植物(wu)(wu)品種，用于修復重(zhong)金(jin)屬(shu)污(wu)染(ran)的(de)土地(di)。

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文章題目(mu)：Thiobacillus spp. and Anaeromyxobacter spp. mediate arsenite oxidation-dependent biological nitrogen fixation in two contrasting types of arsenic-contaminated soils

期(qi)刊：Journal of Hazardous Materials

影響因子：13.6

技(ji)術手(shou)段：16S rRNA基(ji)因、宏基(ji)因組等

圖文(wen)摘(zhai)要(yao)與部分研究結果(guo)展示：

圖文摘要(yao)

宏基因(yin)組分箱中鑒定到的(de)(de)潛在的(de)(de)砷依賴的(de)(de)化能自養的(de)(de)固(gu)氮(dan)菌

與Thiobacillus spp.相(xiang)(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)(de)細(xi)菌(jun)(jun)(jun)對于砷(shen)(shen)(shen)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面土(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)砷(shen)(shen)(shen)依(yi)(yi)賴(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)固(gu)氮(dan)(dan)過程中(zhong)扮(ban)演著(zhu)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)角色，而Anaeromyxobacter spp.則在砷(shen)(shen)(shen)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)河流(liu)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)中(zhong)負責(ze)依(yi)(yi)賴(lai)(lai)(lai)(lai)砷(shen)(shen)(shen)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)固(gu)氮(dan)(dan)菌(jun)(jun)(jun)。宏基因(yin)組(zu)分箱及DNA穩(wen)定(ding)(ding)同(tong)(tong)位素的(de)(de)(de)(de)分析(xi)結果鑒(jian)定(ding)(ding)了砷(shen)(shen)(shen)依(yi)(yi)賴(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)固(gu)氮(dan)(dan)過程中(zhong)固(gu)定(ding)(ding)氮(dan)(dan)、碳(tan)(tan)及氧(yang)化(hua)(hua)砷(shen)(shen)(shen)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)功能基因(yin)，于此同(tong)(tong)時，關(guan)鍵(jian)基因(yin)相(xiang)(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)(de)金屬抗性也表(biao)明這(zhe)些(xie)細(xi)菌(jun)(jun)(jun)在重(zhong)金屬嚴重(zhong)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)存策略。本研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)暗示(shi)了砷(shen)(shen)(shen)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)可能輔助依(yi)(yi)賴(lai)(lai)(lai)(lai)砷(shen)(shen)(shen)進行BNF的(de)(de)(de)(de)細(xi)菌(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長。同(tong)(tong)時，本研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)鑒(jian)定(ding)(ding)了介導(dao)(dao)砷(shen)(shen)(shen)依(yi)(yi)賴(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)BNF新菌(jun)(jun)(jun)，表(biao)明多(duo)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)地理化(hua)(hua)學環(huan)境(jing)條件可能為不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)砷(shen)(shen)(shen)依(yi)(yi)賴(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)BNF 細(xi)菌(jun)(jun)(jun)提(ti)供營養(yang)(yang)。之前的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)報道了化(hua)(hua)能的(de)(de)(de)(de)固(gu)氮(dan)(dan)菌(jun)(jun)(jun)而不(bu)是異(yi)養(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)固(gu)氮(dan)(dan)菌(jun)(jun)(jun)在礦產污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)地區環(huan)境(jing)中(zhong)占據主導(dao)(dao)地位，這(zhe)些(xie)細(xi)菌(jun)(jun)(jun)可能利(li)用還原(yuan)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)、砷(shen)(shen)(shen)、鉛等元素作為電子供體來固(gu)定(ding)(ding)氮(dan)(dan)氣。雖然三價(jia)砷(shen)(shen)(shen)氧(yang)化(hua)(hua)依(yi)(yi)賴(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)固(gu)氮(dan)(dan)在碳(tan)(tan)源(yuan)和氮(dan)(dan)源(yuan)有限但是砷(shen)(shen)(shen)很豐富的(de)(de)(de)(de)環(huan)境(jing)中(zhong)觀察到，但是對于生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)固(gu)氮(dan)(dan)相(xiang)(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)(de)砷(shen)(shen)(shen)氧(yang)化(hua)(hua)是否發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)在砷(shen)(shen)(shen)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)或沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)中(zhong)以及什么細(xi)菌(jun)(jun)(jun)負責(ze)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)地理化(hua)(hua)學過程仍然是不(bu)知(zhi)道的(de)(de)(de)(de)。本研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)擴展了砷(shen)(shen)(shen)依(yi)(yi)賴(lai)(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)BNF機理的(de)(de)(de)(de)知(zhi)識見解，在將來可能為砷(shen)(shen)(shen)污(wu)(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)修復提(ti)供指導(dao)(dao)。

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文章題目：Arsenic (As) oxidation by core endosphere microbiome mediates As speciation in Pteris vittata roots

期刊(kan)：Journal of Hazardous Materials

技術手段：多樣(yang)性(xing)組成譜(pu)測(ce)序(xu)、宏基因(yin)組鳥槍(qiang)法測(ce)序(xu)、Binning分(fen)析

圖文(wen)摘要(yao)

砷(shen)代謝以及N、S代謝相關基因在內生(sheng)菌MAGs中分布(bu)情況(kuang)

本(ben)研究旨(zhi)在(zai)表(biao)征蜈蚣(gong)鳳(feng)尾蕨內(nei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)菌(jun)的(de)(de)(de)物種(zhong)組成及(ji)(ji)砷(shen)(shen)代(dai)謝(xie)(xie)潛(qian)能。三價砷(shen)(shen)氧(yang)化(hua)酶基因的(de)(de)(de)高(gao)豐度以及(ji)(ji)三價砷(shen)(shen)氧(yang)化(hua)的(de)(de)(de)高(gao)反(fan)應活性表(biao)明在(zai)蜈蚣(gong)鳳(feng)尾蕨根內(nei)微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物介導的(de)(de)(de)三價砷(shen)(shen)氧(yang)化(hua)是(shi)砷(shen)(shen)代(dai)謝(xie)(xie)的(de)(de)(de)主要機制(zhi)。物種(zhong)組成以及(ji)(ji)Binning分析(xi)表(biao)明負責砷(shen)(shen)代(dai)謝(xie)(xie)的(de)(de)(de)核心物種(zhong)是(shi)根瘤菌(jun)以及(ji)(ji)發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)基因水平轉移的(de)(de)(de)Saccharimonadaceae。除此之外，內(nei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)菌(jun)核心物種(zhong)還編碼了促進(jin)植物生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)相關基因。綜上所述，本(ben)研究揭示(shi)了蜈蚣(gong)鳳(feng)尾蕨利用內(nei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)菌(jun)調(diao)節砷(shen)(shen)價態(tai)形成以及(ji)(ji)促宿(su)主生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)機制(zhi)。