汞（Hg）作为毒性很强的重金属，已被我国和联合国环境规划署等列为优先控制污染物。甲基汞（MeHg）是毒性最强的汞化合物之一，具有极强的神经毒性，可对人体神经系统、消化系统及免疫系统造成严重危害。自然环境中的无机汞可在微生物作用下被转化为甲基汞。甲基汞具有生物富集和生物放大作用，处在水生食物链顶端的鱼类可以高度富集甲基汞。大量的研究表明，我国鱼体汞含量普遍低于食用水产品的汞限量标准，而食用大米是我国南方内陆居民甲基汞暴露的主要途径。稻米中的甲基汞主要来源于土壤。稻田土壤中的甲基汞主要由无机汞的原位甲基化过程产生，进而被水稻吸收、富集，对人类健康构成潜在威胁。微生物介导的甲基化过程是稻田土壤中甲基汞产生的主要途径。因此，甲基化微生物的活性与丰度对调控稻田土壤甲基汞的净生成量起着关键作用。
受气候变化及人为活动等因素的影响，温度升高以及土壤微生物多样性下降已成为不争的事实。微生物是分解有机物、促进植物生长和生物地球化学循环的主要驱动者，主导着碳、氮、硫等重要生源元素的生物地球化学循环过程。温度升高和微生物多样性的降低扰乱了微生物之间的相互作用，迫使物种适应、迁移或被其他物种取代，进而改变了微生物的群落组成。因此，温度升高和微生物多样性下降势必会对稻田土壤中微生物介导的汞的甲基化和去甲基化过程产生潜在影响，进而调控稻田生态系统汞的生物地球化学循环。
为深入了解稻田土壤中汞的甲基化过程和去甲基化过程对温度升高和微生物多样性降低的响应，本研究选取全国水稻主产区的稻田土壤为研究对象：①设置温度的单因素培养实验：应用单一富集稳定汞同位素添加技术（202HgII 和Me198Hg），示踪不同培养温度下汞的甲基化速率和甲基汞去的甲基化速率。结合地球化学、微生物群落组成和宏基因组分析，探讨温度升高如何影响汞的甲基化和去甲基化过程及其潜在机制。②选取不同汞污染程度的稻田土壤为研究对象，设置微生物多样性的培养实验：应用单一富集稳定同位素示踪技术（202HgII 和Me198Hg 同位素示踪剂）结合梯度稀释法调控微生物多样性，探讨微生物多样性降低如何影响无机汞的甲基化过程和甲基汞的去甲基化过程及其潜在机制。结果表明：
（1）温度升高通过降低汞甲基化微生物的活性和丰度，抑制了汞的甲基化过程，并通过增加去甲基化微生物的丰度，促进了甲基汞的去甲基化过程。因此，温度升高使得稻田土壤中汞的净甲基化潜力降低。其原因为升温降低了微生物多样性，导致微生物群落结构发生改变，并使更具竞争优势的去甲基化微生物占据了生态位，进而抑制了汞甲基化微生物的生长。

（2）微生物多样性下降抑制了垢溪（土法炼汞区）、花溪（背景区）位点的稻田土壤中汞的甲基化过程，并促进了甲基汞的去甲基化过程。与之相反，四坑（废弃汞矿区）位点的稻田土壤的汞的净甲基化潜力，随着微生物多样性下降而升高。汞甲基化微生物和去甲基化微生物在群落定殖过程中的差异表现，是造成汞的净甲基化潜力变化的主要原因。废弃汞矿区（总汞含量远远高于其他位点）的稻田土壤汞的净甲基化潜力升高，暗示其在气候变化背景下，更活跃的汞甲基化过程会导致人体甲基汞暴露的潜在风险升高。
本研究探讨了稻田土壤汞甲基化/去甲基化过程对于气候变化所引起的温度升高和微生物多样性降低的响应，发现温度升高会抑制汞的净甲基化潜力。不同程度汞污染区稻田土壤汞的甲基化过程和去甲基化过程，对微生物多样性下降的响应不同。微生物多样性下降的背景下，废弃汞矿区稻田土壤净甲基化潜力升高会导致潜在的人体甲基汞暴露风险升高。相关研究结果，提高了人们对敏感生态系统中汞的生物地球化学循环的认识深度，强调了温度以及微生物多样性在调控汞甲基化/去甲基化过程中的关键作用。同时，对进一步解决稻田土壤汞污染及其导致的环境问题提供理论支撑，为实现气候变化背景下的安全生产有一定的指导意义。