磷是动植物生长发育的关键营养元素。我国土壤中总磷含量丰富,约占土壤总质量的0.1～0.15%,然而大部分以难溶性磷酸盐的形式存在,生物可利用性磷含量较低,约为10～20 mg/kg,如何持续、高效改善土壤难溶性磷成为目前研究热点与难点。解磷微生物是土壤中可溶解难溶性磷化合物,增加生物可利用性磷含量的生物类群,可通过分泌有机酸来实现难溶性无机磷化合物溶解,但已有的研究内容主要集中在有机酸类别分析及效果评价,关于解磷微生物在解磷过程中的胞内代谢行为及其基因调控机制至今仍未阐明。本研究通过筛选高效解磷真菌,检测其对常见难溶性磷酸盐的溶解特性,定性分析解磷过程中有机酸的种类与规律,并结合胞内代谢组学和特征解磷基因的响应变化,综合分析难溶性磷化合物影响解磷真菌胞外产酸特性及胞内代谢途径,进而从代谢角度阐述解磷微生物的解磷机制。具体结果研究如下:1、从湖南省岳阳市道仁矶化工厂周边土壤表层筛选到一株高效解磷真菌PSF-4,其在磷酸钙和磷酸铁中最高耐受浓度分别为50 g/L和10 g/L。通过对PSF-4菌体DNA进行ITS测序分析,确定PSF-4属于草酸青霉菌属（Penicilliun oxalicum MK720103）。对培养的实验条件进行优化,发现PSF-4在接种量为10⁷/m L、温度为28℃、摇床转速为150 rpm时,对Ca₃（PO₄）₂和Fe PO₄的最大溶磷量为2270.17 mg/L和216.81 mg/L。2、对两种难溶性磷酸盐培养基中有机酸的动态变化进行定性定量分析,色谱结果显示,溶解Ca₃（PO₄）₂的有机酸种类较为丰富,主要成分为草酸、苹果酸、甲酸等,有机酸结构多为一元酸与二元酸;溶解Fe PO₄的有机酸含量较大,主要成分为葡萄糖酸与柠檬酸。第5天时两组有机酸浓度达到最大值,分别为1556.57mg/L与371.18 mg/L,Fe PO₄实验组有机酸浓度约为Ca₃（PO₄）₂的4倍,并且有机酸结构多为一元酸与三元酸;7天内,随着上清液可溶性磷含量增加,两个处理组中二元酸与三元酸所占比例逐渐增加;同时设置不添加PSF-4对照实验,发现只添加最大浓度有机酸时,并不能使两种难溶性磷酸盐在2天内溶解,当添加H⁺时,磷酸钙快速溶解,同时溶解磷酸铁量也快速增加。实验结果表明PSF-4是通过胞外分泌有机酸,同时降低培养基p H值的协同作用,实现难溶性磷酸盐溶解和可溶性磷释放。3、研究了PSF-4胞内葡萄糖酸代谢相关的吡咯并喹啉醌合酶（pqq C）和葡萄糖酸脱氢酶（gcd）两个关键功能基因在两种难溶性磷酸盐和可溶性磷（KH₂PO₄）条件下响应表达特征。实时荧光定量PCR检测结果表明,pqq C基因的转录水平为Fe PO₄最大,是Ca₃（PO₄）₂的1.96倍;gcd的基因转录水平三组分别为2.4×10⁶、2.1×10⁶、1.5×10⁶。这两个基因的表达水平与葡萄糖酸产生和分解变化趋势一致,pqq C主要参与葡糖糖酸分泌,Ca₃（PO₄）₂组中葡萄糖酸浓度较低但gcd表达水平高,表明gcd参与葡萄糖酸产生与分解,大量葡萄糖酸在胞内受gcd调控分解产生ATP供PSF-4代谢活动。4、通过非靶向代谢组学鉴定真菌PSF-4胞内代谢产物,Ca₃（PO₄）₂、Fe PO₄、KH₂PO₄三个处理组共筛到73种显著性差异代谢物,包括磷酸盐类、有机酸类、糖类、核苷酸类等。对比可溶性KH₂PO₄,难溶性磷酸盐的加入显著增强如三羧酸循环（TCA）、糖代谢等代谢途径,从而导致胞内葡萄糖酸、草酸、柠檬酸等有机酸的合成,并释放进入培养基中,实现难溶性磷酸盐的降解;难溶性磷酸盐降低胞内乙醛酸循环强度,增强部分氨基酸类代谢、核苷酸类代谢、脂肪酸代谢等与细胞增殖类代谢反应,提高微生物生长速率。胞内代谢实验结果表明,难溶性磷酸盐加入会刺激PSF-4胞内能量代谢和物质代谢,导致生物量增加,同时促进细胞壁磷脂、蛋白质等合成类代谢途径,抵抗金属离子带来的生物毒性,最终影响PSF-4在各实验处理组中有机酸分泌的差异性,实现难溶性磷酸盐的降解及菌体生长。