环境周报 | 微生物重要期刊最新研究进展（20210713）

ISME Journal

科研| ISME J：微生物群落多样性和宿主免疫功能影响海绵全息生物在未来海洋条件下的存活率

本文由独世编译 

    菲律宾大学蒂利曼分校海洋科学研究所Cecilia Conaco等人于2021年7月3日在ISME Journal发表题为《Microbiome diversity and host immune functions influence survivorship of sponge holobionts under future ocean conditions》的文章，本研究旨在探索海绵相关的微生物组和宿主免疫基因库如何受到不同压力条件的影响，我们根据2100年预测的气候情景在不同的变暖和酸化压力组合下，对海绵Neopetrosia compacta和Leucetta chagosensis的16S rRNA基因和宿主转录组进行了测序，我们的研究结果表明，宿主免疫功能的微生物组多样性和稳定性会影响海绵全生物在扰动条件下的存活率。这提高了我们对宿主-微生物相互作用在预测海绵面对快速变化的海洋环境的适应力的理解。

摘要：与海绵相关的微生物群落有助于了解海绵全息生物的整体健康和适应能力，且该群落受环境和宿主免疫系统的调节。然而，关于环境压力对宿主免疫功能调节的影响以及如何反过来影响海绵-微生物相互作用的研究较少。在这项研究中，我们基于2100年预测的气候情景，在不同程度的酸化和变暖压力下，比较了寻常海绵（demosponge），Neopetrosia compacta和钙质海绵（calcareous sponge），Leucetta chagosensis的细菌多样性和免疫库。N. compacta拥有多样化的微生物群落和丰富的清道夫受体库，而L. chagosensis拥有较少的微生物多样性以及一个扩大范围的模式识别受体和免疫反应相关基因。当暴露于RCP 8.5条件后，N. compacta的微生物组组成和宿主转录组保持稳定，这与其存活率高（75%）相关。相比之下，L. chagosensis伴随着微生物群落的转变和宿主免疫相关途径的下调，出现了组织坏死以及较低的存活率（25%）。多孔动物纲微生物组多样性和免疫学库的荟萃分析进一步强调了宿主-微生物相互作用在预测未来海洋条件下海绵命运的重要性。

原名：Microbiome diversity and host immune functions influence survivorship of sponge holobionts under future ocean conditions

译名：微生物群落多样性和宿主免疫功能影响海绵全息生物在未来海洋条件下的存活率

期刊：ISME Journal

IF：10.302

发表时间：2021.7.3

通讯作者：Cecilia Conaco

通讯作者单位：菲律宾大学蒂利曼分校海洋科学研究所

DOI号：10.1038/s41396-021-01050-5

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41396-021-01050-5

SBB

科研| Soil Biology and Biochemistry：证据表明促进冻融诱导一氧化二氮排放的底物来源于微生物而不是土壤聚合物

本文由Moon编译

   2021年7月6日，圭尔夫大学环境科学学院的Alison E.King研究团队在国际期刊Soil Biology and Biochemistry发表题为《Evidence for microbial rather than aggregate origin of substrates fueling freeze-thaw induced N₂O emissions》的研究文章。在这项研究中，他们验证了关于土壤冻融释放N₂O的两个假设，即在冻结速度更快和冻结时间更长的情况下，预期的N₂O排放量更大。而通过实验室模拟冻融环境并对N₂O排放进行连续监测，他们发现快速的土壤冷冻速度可以将聚合物破坏程度降至最低，而更长的冷冻时间会减少土壤中微生物生物量。最终结果表明，冻融诱导一氧化二氮排放的底物来源于微生物而不是土壤聚合物。

1. 对土壤聚合物和微生物促进土壤冻融时N₂O释放进行比较。

2. 快速冷冻可将土壤聚合物的破坏程度降低。

3. 长时间冷冻降低土壤微生物生物量。

4. 微生物生物量破坏程度（而非土壤聚合物）与N₂O成正比。

5. 延迟微生物生物量减少意味着微生物渗透剂也可能导致土壤冻融过程中的N₂O释放

摘要：土壤冻融 (Soil freeze-thaw) 引起一氧化二氮 (N₂O, nitrous oxide)的脉冲式排放，其动力来自伴随的有机碳（C）和氮（N）底物的增加。这些底物被认为来源于聚合物（aggregates）和微生物生物量（microbial biomass）的破坏，但旨在推翻这些假设的实验却很少。因此，我们在不同冷冻速率和持续时间下，利用粉砂壤土（silt loam）和壤质沙土（loamy sand）的完整土芯进行了一系列试验，这些因素先前已被确定为控制N₂O排放量的因素。我们使用较慢的冷冻速度和较短的冷冻时间（6天）作为对照，与相同冷冻时间但较快冷冻速度（快冷冻组，6天）和相同冷冻速度但较长冷冻时间（长冷冻组，21天）进行比较。所有土壤都冷冻至零下2.5℃左右，解冻后，只有粉砂壤土释放出N₂O，因此又对粉砂壤土的C、N和聚合物进行了重点研究。快冷冻组土壤聚合物的平均重量直径（MWD，mean weight diameter）更大，但其释放的N₂O量与对照组相近。而虽然MWD下降幅度接近，但长冷冻组N₂O的释放量是对照组的1.8倍。由于不同处理组间N₂O排放量的差异都不与聚合物破坏的差异成正比，且一些土壤排放N₂O时并没有观察到聚合物的破坏，因此聚合物破坏在为N₂O排放提供底物方面并不都发挥重要作用。相反，较长冷冻时间导致的N₂O排放量增加与微生物生物量的延迟减少（delayed decrease）具有相关关系。虽然此研究没有评估微生物群落生物量以外的其他特征，但研究结果与较长冷冻时间选择生长较慢的微生物和由微生物渗透剂引发冻融诱导的N₂O排放相一致。

关键词：一氧化二氮；冻融；聚合物；微生物生物量；无机氮；土壤质地

原名：Evidence for microbial rather than aggregate origin of substrates fueling freeze-thaw induced N₂O emissions

译名：证据表明促进冻融诱导一氧化二氮排放的底物来源于微生物而不是聚合物

期刊：Soil Biology & Biochemistry

IF：7.609

发表时间：2021年7月6日 

通讯作者：Alison E.King

通讯作者单位：圭尔夫大学环境科学学院

DOI号：10.1016/j.soilbio.2021.108352

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003807172100225X

科研| Soil Biology and Biochemistry：植物遗留物和土壤微生物群落动态控制土壤呼吸 

本文由韬儿编译 

   美国堪萨斯州立大学生物学系/密歇根大学环境和可持续发展学院R. Kent Connell等人于2021年7月6日在Soil Biology and Biochemistry发表题为《Plant legacies and soil microbial community dynamics control soil respiration》的文章。植物影响土壤物理、化学和生物性质，而这些影响会反过来影响植物行为，形成植物-土壤反馈效应。植物会通过与有益或有害微生物的相互作用对土壤性质和微生物群落产生遗留效应，该效应可能在植物移除后还持续存在，这将影响未来的植物更替。不同植物物种的根系特点和地下碳输入不同，植物可能会培育那些能利用特定根系分泌物的微生物。根际过程对于碳氮循环的控制具有重要作用，植物诱导的微生物群落变化也许深刻影响生态系统过程。许多研究都关注植物-土壤反馈作用如何影响植物行为、特定物种的竞争和植物更替，但是还没有研究关注植物-土壤反馈作用对生态系统过程的影响。我们的研究目的是要评估植物-土壤反馈作用导致的植物行为和土壤微生物群落变化如何影响土壤有机质降解。因此本研究通过设置一个温室实验来探究生长在C₄高杆草地上的两种C₃草（本地物种Pascopyrum smithii和入侵物种Bromus inermis）的植物-土壤反馈作用，并定量遗留效应对植物行为的效应，土壤呼吸和细菌群落结构。结果发现，入侵草的遗留效应影响生态系统过程，有生长入侵草历史的土壤呼吸速率更高，植物-土壤反馈不能解释土壤CO₂释放量，植物-土壤历史影响土壤细菌群落结构。

摘要：植物通过凋落物和根系输入物调控其周围的土壤性质和微生物群落。反之，土壤性质和微生物群落组成的变化影响植物行为（即，植物-土壤反馈）。许多研究都关注植物-土壤反馈作用如何影响植物行为和更替模式，但是很少有研究关注植物-土壤反馈作用对生态系统过程的影响。我们的研究关注特定植物物种-土壤的反馈作用对土壤有机质（SOM）降解速率的影响。我们用生长在C₄高杆草地上的两个品种的C₃草（Bromus inermis和Pascopyrum smithii）做了一个 “本地对比外源” 植物-土壤反馈温室实验。用密封CO₂捕获法和同位素分析区分根系和SOM来源的CO₂。与我们的预测相反，植物-土壤对植物生物量的反馈作用与植物-土壤相互作用对SOM源CO₂释放量的效应无关，但是我们发现原来生长过的B. inermis对后续地下总呼吸有一个显著的遗留效应（即，不管现在这些土壤中生长哪种植物物种，B. inermis土壤的地下总呼吸量都较高）。我们把这些结果归结于初始生长的植物物种对土壤化学和微生物的不同效应。整个实验中，生长不同植物物种的土壤土壤化学和细菌群落组成的差异持续存在，这个现象支持了这一点。这些结果表明，植物-土壤历史对土壤呼吸很重要，生长不同植物物种的土壤微生物群落差异也许对生态系统过程具有持续效应。

关键词：土壤有机质，呼吸，微生物群落，植物-土壤反馈，遗留效应 

原名：Plant legacies and soil microbial community dynamics control soil respiration

译名：植物遗留物和土壤微生物群落动态控制土壤呼吸

期刊：Soil Biology and Biochemistry

IF：7.609

发表时间：2021.07.06

通讯作者：R. Kent Connell

通讯作者单位：美国堪萨斯州立大学生物学系，密歇根大学环境和可持续发展学院

DOI号：10.1016/j.soilbio.2021.108350

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071721002236

Environmental Microbiology

科研| Environmental Microbiology：土地利用的变化对环境水库的影响导致两栖动物宿主微生物的组成发生变化

本文由弈轩编译

  美国福特汉姆大学生物科学系的Elle M. Barnes等人于2021年6月30日在Environmental Microbiology发表题为《Assembly of the amphibian microbiome is influenced by the effects of land-use change on environmental reservoirs》的文章，本研究对纽约大都市区沿土地利用梯度的红背蝾螈Plethodon cinereus的体内微生物群落进行检测，并通过对比环境微生物即相应地区土壤微生物的组成发现，蝾螈和土壤共享许多微生物类群，但是两者在一些特定的微生物群落的组成上具有明显的差异。微生物群落组成随土地利用相关因素的变化而变化，从而产生特定的微生物组成。研究发现，通过采用一个定量的、基于空值的装配模型，可影响个体的微生物群落组成的差异，进而对于疾病的预防提供新的思路。

摘要：微生物生态学的一个日益增长的焦点是了解如何通过各种组装机制创造和维持有益的微生物组功能。本研究探讨了环境和疾病在调节土壤和两栖动物宿主微生物种类组成中的作用。我们比较了纽约大都市区沿土地利用梯度的红背蝾螈（Plethodon cinereus）的体内微生物群落，并将它们与相关的土壤核心进行配对对比研究。此外，我们还对细菌和真菌共生体的多样性进行了表征，这些共生体可能抑制了病原真菌箭毒蛙壶菌（Batrachochytrium dendrobatidis）的丰度。我们推测，皮肤微生物群落组成的变化与作为区域物种库的土壤的微生物群落的变化相关。我们发现蝾螈和土壤共享许多微生物类群，但这两个群落在细菌的酸杆菌门（Acidobacteria）、放线细菌门（Actinobacteria）和变形细菌门（Proteobacteria）以及真菌的子囊菌（Ascomycota）和担子菌属（Basidiobolus）的相对丰度上存在差异。微生物群落组成随土地利用相关因素的变化而变化，从而产生特定的微生物组成。通过采用一个定量的、基于空值的装配模型，我们确定了分散限制、变量选择和漂移引导微生物在皮肤上的装配，从而在个体之间产生高度的差异，这种方式可能在疾病预防上产生深远的影响。 

关键词：两栖微生物群落；细菌-真菌相互作用；土地利用变化；群落组合；土壤微生物群落

原名：Assembly of the amphibian microbiome is influenced by the effects of land-use change on environmental reservoirs

译名：土地利用的变化对环境水库的影响导致两栖动物宿主微生物的组成发生变化

期刊：Environmental Microbiology

IF：5.491

发表时间：2021.6.30

通讯作者：Elle M. Barnes

通讯作者单位：美国福特汉姆大学生物科学系

DOI号：10.1111/1462-2920.15653

原文链接：

https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1462-2920.15653

Plant and Soil

科研| Plant and Soil：内生放线菌的分离鉴定及其对鹰嘴豆生长和结瘤的影响

本文由鼻涕编译

   弗林德斯大学（Flinders University）医学与公共卫生学院Christopher M. M. Franco等人于2021年07月05日在Plant and Soil发表题为《Isolation and characterisation of endophytic actinobacteria and their effect on the growth and nodulation of chickpea (Cicer arietinum)》的文章，本研究以探究是否有可能在固氮能力较差的豆科植物中增加固氮量，从而提高作物产量为研究目标，从鹰嘴豆植物的根和根瘤中分离出495株放线菌，结合形态学（morphology）、产孢能力（ability to sporulate）和促进根瘤菌菌株体外生长（vitro growth）等方面筛选菌株，将25种培养物接种到鹰嘴豆种子上，在低氮砂-蛭石体系中（low N sand-vermiculite system）研究添加鹰嘴豆中慢生根瘤菌（Mesorhizobium ciceri）CC1192对鹰嘴豆生长和结瘤的影响，以期利用更低的化肥投入实现更高的作物产量。

摘要：【研究背景与目的】 一些内生放线菌已被证明可以促进植物生长以及减轻植物疾病症状，是宿主植物的有益伙伴。本研究从鹰嘴豆植物的根和根瘤中分离出内生放线菌，并筛选了它们对鹰嘴豆（Cicer arietinum）生长和结瘤的影响。

【研究方法】从鹰嘴豆的根和根瘤中分离出495株放线菌。基于形态、产孢能力和促进根瘤菌菌株的生长对分离菌株进行表征。将 25 种培养物与鹰嘴豆中慢生根瘤菌（Mesorhizobium ciceri）菌株 CC1192 共同接种到鹰嘴豆种子上，以确定在低氮砂-蛭石系统中（low N sand-vermiculite system）其对鹰嘴豆结瘤和生长的影响。

【研究结果】与只用鹰嘴豆中慢生根瘤菌（M. ciceri）CC1192处理的植物相比，用马杜拉放线菌属（Actinomadura sp.）CP84B、小双孢菌属（Microbispora sp.）CP56、链霉菌属（Streptomyces spp.）CP21A2 与CP200B对种子进行处理在种植后8周使鹰嘴豆植物的总干重增加了13%到23%，每株植物的根瘤干重增加了14%到23%。

【结论】从鹰嘴豆根中分离出的内生放线菌具有用作微生物共接种剂以改善鹰嘴豆生长和根瘤菌共生的潜力，可称为“根瘤菌-辅助菌”。

关键词：内生菌、放线菌、改善结瘤、鹰嘴豆中慢生根瘤菌、根瘤菌辅助细菌

原名：Isolation and characterisation of endophytic actinobacteria and their effect on the growth and nodulation of chickpea (Cicer arietinum)

译名：内生放线菌的分离鉴定及其对鹰嘴豆生长和结瘤的影响

期刊：Plant and Soil

IF：4.192

发表时间：2021.07.05

通讯作者：Christopher M. M. Franco

通讯作者单位：弗林德斯大学，医学与公共卫生学院，医学生物技术

DOI号：10.1007/s11104-021-05008-6

原文链接：

https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-021-05008-6