美格导读|土壤微生物最新研究进展
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Nat Rev Microbiol标题：Life and death in the soil microbiome: how ecological processes influence biogeochemistry
译名：土壤微生物组的生与死：生态过程如何影响生物地球化学
作者：Noah W Sokol等
时间：2022-02-28
期刊：Nat Rev Microbiol
影响因子：60.633
摘要：土壤微生物在生命和死亡中塑造了全球元素循环。活的土壤微生物是陆地生物地球化学的主要引擎，推动土壤有机质的周转——地球上最大的陆地碳库和植物养分的主要来源。它们的代谢功能受到与其他土壤微生物种群、土壤动植物以及周围土壤环境的生态相互作用的影响。死亡微生物细胞的残余物因其化学成分能以土壤有机质的存在，可作为这些生物地球化学引擎的燃料。随着时间推演，这种无生命的微生物生物量会在土壤中积累，形成地球上最大的有机物质池之一。研究者于本次实验中，讨论了有机物的生物地球化学循环与活的和死的土壤微生物、及其功能特征的关系，以及它们与土壤基质和其他生物的相互作用。
推荐语：随着近年的组学研究进展，许多构成微生物种群动态及其生态生理适应的特征可以直接从组装的基因组或基因或蛋白质表达模式中破译。在改进的生物地球化学模型中，本研究将对微生物生与死利用基于特征的理解，更好地预测新气候条件下的生态系统功能，由此论证生态过程将如何影响生物地球化学。
Science标题：Soil microbiota as game-changers in restoration of degraded lands
译名：土壤微生物群作为退化土地恢复的游戏规则改变者
作者：Oksana Coban等
时间：2022-03-04
期刊：Science
影响因子：47.728
摘要：土地退化降低了土壤功能，从而降低了土壤提供的服务。土壤水文功能对防治土壤退化和促进土壤恢复具有重要意义。土壤微生物影响土壤水文，但土壤微生物群在形成和维持土壤中的作用尚未得到很好的探索。研究表明土壤微生物在恢复土壤功能方面具有改变游戏规则的潜力。本综述回顾了微生物在土地恢复技术中的应用现状、对土壤恢复最具价值的微生物群，以及微生物对土壤物理性质影响的知识，并提出了退化土地的长期恢复策略。本综述还强调需要推进新兴的生物物理景观互作领域的研究，以促进土壤-植物生态系统的恢复实现。
推荐语：该研究指出，土壤微生物在恢复退化土地、改善土壤的入渗保水性等水力特性和降低土壤疏水性方面可以发挥主导作用，共同促进生态系统的恢复。基于上述的研究结果，研究者倡导可研究并利用微生物恢复退化土壤的机制。这样的恢复策略需要微生物学和土壤水文研究领域的合作，研究者希望通过本研究可进一步地推动相关领域的研究，为土壤生态系统的恢复提供可行的新策略。
Trends Plant Sci标题：Insect frass and exuviae to promote plant growth and health
译名：昆虫碎片和蜕皮促进植物的生长和健康
作者：Katherine Y Barragán-Fonseca等
时间：2022-02-22
期刊：Trends Plant Sci
影响因子：18.313
摘要：有益的土壤微生物可促进植物病虫害的生物防治，诱导植物系统抗性 (ISR)，提高作物产量。有人建议使用有机土壤改良剂来刺激土壤中有益土著微生物的丰度和/或活性。昆虫养殖的残留流（碎屑和蜕皮）含有几丁质和其他化合物，可以刺激具有 ISR 和生物防治活性的有益土壤微生物。此外，有益微生物诱导的植物表型变化可能直接影响植物与传粉者的相互作用，从而影响植物的繁殖。本研究正是探索从昆虫生产中提取的残留流作为食物和饲料，以促进植物生长和健康，以及它们对可持续农业的潜在效益。
推荐语：随着监管框架的发展，加之最近欧盟批准昆虫作为猪和家禽饲料的成分，研究人员预估昆虫在饲料中的使用将迅速增加。利用昆虫的残留流作为土壤改良剂，可最大限度地发挥积极作用，避免对益虫相关的植物形状产生负面影响，对于循环农业的可持续发展亦具有积极意义。
Nat Commun标题：Rhizosphere bacteriome structure and functions
译名：根际细菌组结构和功能
作者：Ning Ling等
时间：2022-02-11
期刊：Nat Commun
影响因子：14.919
摘要：根际微生物的组成和功能是微生物生态学中最引人入胜却又难以捉摸的话题之一。该项研究利用557对来自世界各地不同生态系统的大块土壤和根际中已发表的16S rDNA扩增子序列，用以概括细菌在群落多样性、组成和功能方面的特征。根际从大块土壤中选择微生物作为种子库，减少微生物多样性。根际富含拟杆菌门、变形杆菌门和其他富营养型生物。根际中高度模块化但不稳定的细菌网络（r策略家常见）反映了微生物对动态条件的相互作用和适应。根际的休眠策略以毒素-抗毒素系统为主，而孢子形成在散装土壤中很常见。功能预测表明，参与有机化合物转化、固氮和反硝化的基因在根际中高度富集（11-182%），而参与硝化作用的基因则高度枯竭。研究揭示了根际对微生物群落形成的选择性影响，在一定程度上掩盖了即使在大陆尺度上土壤、植物或气候的差异。这表明根际是塑造土壤微生物组的组成、结构和功能的强大因素，成为生物元素循环的关键因素。因此，本研究扩展了我们对根际效应在招募细菌种群中的关键作用的认识。
推荐语：通过与大块土壤相比较，研究人员综合分析了根际细菌组的广泛分类和功能特征，并将这些组成的变化推广到植物物种、地理环境和土壤特性等其他因素。这为选择活根周围的微生物提供了一般原则，并为利用微生物组的力量实现可持续的陆地生态系统功能奠定了基础。
Nat Commun标题：Fast-decaying plant litter enhances soil carbon in temperate forests but not through microbial physiological traits
译名：快速腐烂的植物凋落物增加了温带森林的土壤碳，而非通过微生物生理特征
作者：Matthew E Craig等
时间：2022-03-09
期刊：Nat Commun
影响因子：14.919
摘要：土壤生物地球化学的概念和经验研究的进展，对长期以来土壤微生物在土壤有机碳 (SOC) 动力学中的作用假设提出了挑战。然而，对新兴概念的严格测试仍然很少。最近的假设表明，微生物坏死物质的产生将植物投入与 SOC 积累联系起来，高质量（即快速分解）的植物凋落物可促进微生物碳利用效率、生长和周转，从而使坏死物质的矿物质更加稳定。研究者通过实验和对美国东部六处森林的观察验证了这一假设，使用稳定同位素来测量微生物特征和 SOC动态。在这两项研究中，研究人员发现微生物生长、效率和周转率与矿物质相关的SOC 呈负（非正）相关。在实验中，优质垫料刺激微生物生长会增强SOC分解，抵消垫料质量对SOC稳定的积极影响。研究阐明，微生物坏死物质的产生不是温带森林中SOC持久性的主要驱动力。微生物坏死物质起源、SOC形成的替代途径、启动效应和土壤非生物特性等因素可以强烈地将微生物生长、效率和周转与矿物相关 SOC分离。
推荐语：本项研究发现微生物生长、效率和周转不足以预测温带森林表层土壤中与矿物相关的 SOC 形成，但矿物表面上的坏死物质稳定仍然可能是SOC储存的重要机制，这种机制可以解释其他系统（如农田或草地）或深层土壤中的更多变化。该研究对日后预测理解与矿物相关的SOC动力学、大气-土壤的碳反馈有着重要意义。
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