土壤也是有生命的，微生物正是土壤生命的體現者。土壤微生物是土壤中一切肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱，嚴格意義上應包括細菌、古菌、真菌、病毒、原生動物和顯微藻類。其個體微小，一般以微米或毫微米來計算，通常1克土壤中有幾億到幾百億個，其種類和數量隨成土環境及其土層深度的不同而變化。它們在土壤中進行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等過程，促進土壤有機質的分解和養分的轉化。正是有了土壤微生物的默默耕耘，大地才會有春華秋實的生生不息。既然如此，土壤微生物在作物生長過程中具體起著怎樣的作用，又是怎樣起作用的呢？那么就跟著小編一起探索我們熟悉的土壤吧！

小編精選其中4篇高分文獻進行導讀，文章中涉及全長擴增子、宏基因組及細菌完成圖等多種測序技術，應用方向涉及植物病蟲害防治、生物學機制、代謝物合成等方面，希望能夠幫助大家開拓科研思路！

土壤植物修復揭示了土壤微生物代謝活動隨覆蓋作物覆蓋的時間梯度的變化

文章名：Soil phytoremediation reveals alteration in soil microbial metabolic activities along time gradient of cover crop mulching

發表期刊：Environmental Research

影響因子：8.431

發表時間：2022年6月

研究方法：宏基因組測序

摘要：

土壤微生物代謝的活力和多樣性是土壤功能表現的核心，覆蓋作物是一種環境友好的農業生產方式；然而，土壤微生物代謝活動隨覆蓋作物時間梯度的變化仍不清楚。文章中研究者使用宏基因組和生物學技術研究了典型半干旱蘋果園中白三葉草（WC，Trifolium repens L.）6、10和15年時間序列中的土壤微生物潛在功能和碳（C）源利用能力。以常規耕作（CT）作為對照。本研究表明：覆蓋6年的WC對土壤微生物功能影響不大。然而，在作物覆蓋10年和15年后，在土壤微生物中觀察到與氨基酸代謝、碳循環和氮代謝相關的基因富集。此外，在覆蓋作物的10年和15年中，平均井色發育（AWCD）增加，土壤微生物群表現出對碳水化合物、氨基酸和聚合物作為碳源的更強偏好。研究結果主要為深入了解覆蓋作物持續時間增加下微生物代謝功能的變化特征提供了依據。

圖1 基因家族的比例相對豐度

文章名：A highly conserved core bacterial microbiota with nitrogen-fixation capacity inhabits the xylem sap in maize plants

發表期刊：Nature Communications

影響因子：14.919

發表時間：2022年6月

研究方法：二代16S+細菌完成圖

摘要：

微生物組對作物性能很重要。然而，需要更深入地了解與作物相關的微生物群落，以利用有益的宿主-微生物相互作用。該文章通過評估不同土壤類型、氣候區和基因型的玉米微生物組的組裝和功能，發現莖木質部選擇性地招募以Gammaproteobacteria為主的高度保守的微生物。研究人員又發現攜帶固氮酶基因（nifH）在莖木質部中比在其他器官（如根和葉內球）中更大。在木質部汁液中鑒定25個核心細菌分類群中，有幾個分離的菌株被證實是活性固氮劑或有助于生物固氮。在此基礎上，我們建立了由兩個核心固氮菌和兩個助手組成的合成群落（SynComs）。GFP標記的菌株和15N同位素稀釋方法表明：這些SynCom確實茁壯成長，并通過生物固氮貢獻了11.8%的玉米莖中積累的總氮。木質部汁液中的這些核心分類群代表了一種未開發的資源，可用于提高作物生產力。

圖2 無約束主坐標分析（PCoA），具有跨整個數據集的加權Unifrac距離

文章名：Diversity in the soil virosphere: to infinity and beyond?

發表期刊：Trends in Microbiology

影響因子：17.079

發表時間：2022年5月

研究方法：宏基因組+宏轉錄組

摘要：

病毒是地球微生物組的關鍵成員，影響著微生物群落的組成和新陳代謝。研究人員描述了“土壤病毒組學”的最新進展，即以病毒為中心進行了宏基因組和宏轉錄組分析，為進入土壤病毒圈提供了前所未有的窗口。鑒于在短時空尺度上出現的高土壤病毒活性、多樣性和動態性的新圖景，并概述了假設的關鍵生態進化過程是土壤病毒的主要多樣性驅動因素。研究人員認為，需要社區努力建立一個“全球土壤病毒圈圖譜”，該圖集可用于解決病毒在土壤微生物組和跨時空尺度的陸地生物地球化學循環中的作用。

圖3 從總和病毒靶向土壤宏基因組中恢復病毒基因組的概述

文章名：Alpine meadow degradation depresses soil nitrogen fxation by regulating plant functional groups and diazotrophic community composition

發表期刊：Plant Soil

影響因子：4.993

發表時間：2021年12月

研究方法：擴增子測序

摘要：

生物氮吸收BNF是重氮營養微生物的一種功能，在陸地生態系統的氮N生物利用度中發揮著至關重要的作用。然而，人們對高山草甸退化對土壤BNF和重氮營養群落的影響知之甚少。采用實時定量PCR和擴增子測序技術，研究了青藏高原（未降解、輕微降解、中等降解和嚴重退化）高山草甸土壤BNF及其潛在驅動因素的變化。結果表明，土壤BNF沿草甸降解梯度顯著降低。土壤BNF的減少與植物群落（特別是莎草科）的變化密切相關，這些變化調節土壤水分、營養水平（溶解的有機C和N）、nifH基因豐度和重氮營養群落組成。自養（藍藻菌門）和異養（變形菌門）重氮營養生物都對BNF很有貢獻。本研究結果強調了植物官能團在形成重氮營養群落和調節土壤BNF速率方面的重要性，為高山草甸的恢復提供了信息。

圖5 基于四種草甸植被和土壤特性的OTU數據的基于距離的冗余分析（db-RDA）