不同的微生物策略驱动稻田土壤碳调节

由中国科学院东北地理与农业生态学研究所（CAS）王光华教授领导的一个研究小组揭示了微生物适应性进化和调节策略如何在空间尺度上应对水稻土中的土壤碳异质性

他们的研究结果于3月17日发表在Geoderma上。

水稻土被认为是关键的碳汇，可以比旱地土壤多封存39%至127%的土壤有机碳（SOC）。然而，微生物群落在这些复杂环境中适应和调节碳循环的机制在很大程度上仍然难以捉摸

根据研究人员的说法，在微生物碳功能和基因组分类水平上都观察到了显著的距离衰变关系（DDR）。碳的微生物循环谱分为两组。HCS（包括R1-R10站点）代表了相对高纬度地区的高总碳（TC）土壤，而LCS（包括R11-R30站点）在低纬度地区的土壤含量较低

与HCS相比，LCS表现出更高的循环途径丰度，包括有氧呼吸、碳固定和产甲烷途径，以及更高水平的碳水化合物酯酶（CE）和糖基转移酶（GT）类

构建了211个具有不同碳代谢功能的宏基因组组装基因组（MAGs）。其中，属于纳米藻目的优质MAG292与TC呈显著正相关，在HCS中含量更高。相反，MAG153，归属于Chitinophagales目，表现出相反的趋势

此外，检索到133个新的vMAGs，LCS中噬菌体11、噬菌体16、噬菌体26和噬菌体120的丰度高于HCS，含有参与几丁质降解的chiA和GH19。HCS具有相对较高丰度的噬菌体89，含有调节肽聚糖裂解的slt和GH23基因

这些结果表明，土壤病毒可能通过编码肽聚糖裂解酶来裂解细菌，释放营养物质，并增加死亡微生物碎片的数量，从而促进相对高纬度地区的土壤碳积累。相比之下，在低纬度地区，噬菌体和微生物可能通过潜在地表达参与几丁质降解的辅助代谢基因（AMG）间接降低土壤TC

该研究强调了中国软体动物水稻土中不同的微生物适应性进化和土壤碳调节策略对土壤碳异质性的响应 More information: Xiaojing Hu et al, Biogeographic patterns and adaptive strategies of microbial carbon metabolic profiles in paddy soils in the Chinese Mollisol region, Geoderma (2025). DOI: 10.1016/j.geoderma.2025.117265