环境微生物专栏 | 近期重要期刊最值得看的研究进展盘点（20210924）

Nature

科研| Nature ：新元古代早期微生物礁群中可能有孔虫体化石

本文由永稷编译 

文章摘要：分子系统发育研究表明，早在新元古代早期就有多细胞动物出现，但仍缺乏实质性的证据。由于所期望的实物证据的不确定性，也进一步阻碍了从元古时代（Proterozoic eon）寻找动物化石的可能。海绵动物是已知的最基本的动物类型，这也使得迄今为止尚未发现的元古代多细胞动物的身体化石与显生宙海绵动物化石相似成为可能。蠕虫状的微观结构（Vermiform microstructure）是一个具有显生宙礁岩和微生物碳酸盐岩的复杂岩相特征，已有研究表明其为现在已知的非针状角化海绵动物的身体化石。本文介绍了大约8.9亿年前的岩石蠕虫状显微结构。毫米级和厘米级的蠕虫状微结构生物只生活在由钙化的蓝藻细菌 (光合作用菌，photosynthesizers) 所形成的礁上、礁内和礁旁，并占据了钙质微生物无法存活的微生态位。如果蠕虫的微观结构实际上是角化的海绵动物化石组织，那么本研究的材料将是迄今为止已知的最古老的动物化石，这也将为在新元古代氧化作用之前就有动物出现并在低温期的冰川期得以幸存提供第一份实物证据。

论文ID

原名：Possible poriferan body fossils in early Neoproterozoic microbial reefs

译名：新元古代早期微生物礁群中可能有孔虫体化石

期刊：Nature

IF：49.962

发表时间：2021.07.28

通讯作者：Elizabeth C. Turner

通讯作者单位：加拿大安大略省萨德伯里，劳伦提安大学哈尔奎尔地球科学学院

DOI号：10.1038/s41586-021-03773-z

原文链接：

 https://doi.org/10.1038/s41586-021-03773-z

研究材料的地理和地层位置示意图（原文中图1）

SBB

西北大学| Soil Biol. Biochem.：微生物碳水化合物活性酶家族的改变表明植树造林后死生物量的分解（国人作品）

本文由清韵编译

摘要：植树造林可以改变陆地碳（C）库，其中一些碳主要固定在植物死亡生物量中，然后结合到微生物死亡生物量中。土壤微生物在碳流中发挥关键作用，并可能通过植物和微生物死亡生物量的降解影响碳平衡。本研究比较了中国黄土高原45年来的刺槐造林时间序列中的地点。随后，使用宏基因组学研究了微生物碳水化合物活性酶（carbohydrate-active enzymes，CAZyme）的趋势及其对不同来源死亡生物量分解的反应。结果表明，在植树造林后，降解植物和微生物衍生成分的土壤微生物CAZyme家族显著增加，并在20年的地点达到显著峰值。优势细菌门（即Actinobacteria、Proteobacteria 和Acidobacteria）通过其对应的CAZyme家族从植物和微生物生物量成分中矿化碳源。此外，参与植物衍生成分（如纤维素、半纤维素和木质素）分解的CAZymes丰度的增加有助于形成碳库。就微生物衍生成分而言，编码细菌衍生成分（肽聚糖）的CAZymes的丰度大于编码真菌衍生成分（几丁质和葡聚糖）的丰度，并且与微生物代谢活动（qCO₂和Cmic:Corg的比率）更相关，这表明造林后细菌衍生成分对微生物碳周转的贡献更高。总之，本研究比较了植物和微生物来源的生物量，以说明死生物量对碳积累的不同贡献，并证实了植树造林后细菌群落和衍生生物量对碳周转的重要性。

关键词：宏基因组学；微生物CAZyme家族；植物衍生成分；微生物衍生成分；微生物代谢活动；植树造林

论文ID

原名：Altered microbial CAZyme families indicated dead biomass decomposition following afforestation

译名：微生物碳水化合物活性酶家族的改变表明植树造林后死生物量的分解

期刊：Soil Biology and Biochemistry

IF：7.609

发表时间：2021.07.27

通讯作者：赵发珠

通讯作者单位：西北大学

DOI号：10.1016/j.soilbio.2021.108362

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071721002352#!

造林后参与植物和微生物源组分降解的CAZymes丰度与微生物代谢活性的关系示意图（原文中图4）

科研| Soil Biology&Biochemistry：农用粘壤土基质和大孔隙中磷生物地球化学和介导微生物的差异

本文由景行编译

摘要：在农业用地上施用矿物肥料和有机肥料产生的磷经常可以通过排水系统到达地表水体。磷的去向和迁移取决于土壤大孔隙里/壁和土壤基质的地球化学和生物活性。大孔隙可能是通向地下水和排水网络的特别重要的污染物传输路径。在本研究中，我们使用光谱技术，包括磷钾边缘x光吸收近边缘结构（X-ray absorption near-edge structure，XANES）光谱学、微x光荧光绘图和用于磷形态分析的微XANES等调查了玉米和大豆种植制度下的大孔粘壤土中的磷地球化学和土壤微生物群。此外，研究者还使用定量PCR来研究土壤微生物组调动和转化有机（靶向基因phoC、phoD和phnX）和无机（靶向基因pqqC）磷池的能力。通过研究，本文发现磷主要以β-磷酸三钙的形式保留在土壤中，磷吸附在方解石上。此外，本文还发现大孔隙里/壁和基质中的微生物群落在功能上能够从有机和无机来源转化磷，有机磷循环功能在表层土壤和大孔隙区域更丰富，无机磷循环功能在整个土壤中均匀分布。总的来说，土壤中不同形态磷的不同生物循环能力代表了作物可利用磷的一致来源。这项研究的结果增加了研究者对基质中磷的去向和迁移以及生物地球化学的理解，也增加了对农业土壤中高渗透性大孔隙的理解。

论文ID

原名：Differences in phosphorus biogeochemistry and mediating microorganisms in the matrix and macropores of an agricultural clay loam soil

译名：农用粘壤土基质和大孔隙中磷生物地球化学和介导微生物的差异

期刊：Soil Biology & Biochemistry

IF：7.609

发表时间：2021.8.3

通讯作者：Carol J. Ptacek，David W. Blowes

通讯作者单位：滑铁卢大学地球与环境科学系

DOI号：10.1016/j.soilbio.2021.108365

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2021.108365

Geoderma

中科院| Geoderma：区域尺度上不同温带草原微生物的氮循环基因数量沿降水梯度分布的空间格局（国人作品）

本文由未得菌编译

摘要：尽管微生物在土壤氮（N）循环中具有重要作用，但是，在生产力受到限制的温带草原，关于微生物N循环基因数量空间格局的研究仍然缺乏。本文研究了跨越1661公里内蒙古温带草原60个位点的土壤微生物氮功能基因。所有N功能基因数量和细菌（16S rDNA）数量从东北至西南呈下降趋势，与降水变化趋势一致，但与温度变化趋势相反。大部分N功能基因数量和细菌数量沿降水量分布呈现非线性饱和曲线的变化模式，当降水量< 288—343 mm时，它们的数量随降水量的增加而增加，但超过这些降水量临界点（288—343 mm）后，它们的数量维持稳定。有趣的是，这些降水量临界点明显与特定土壤类型相关，比如：nifH基因数量在黑钙土和潜育土中不随降水量变化，但在其它类型土壤中随降水量增加而增加。大多数N功能基因数量和细菌数量随温度和土壤总有机碳同样呈非线性饱和曲线的变化模式。相比之下，N功能基因数量与细菌数量的比值则没有统一的空间分布格局，且该比值随N功能基因的不同而变化较大。此外，基于N功能基因数量构建的矩阵随地理距离呈现衰减模式：从温带草甸到典型草原和温带荒漠草原，相对长期环境变量的对矩阵的影响增加，但相对短期环境变量对矩阵的影响降低。总的来说，我们揭示了N功能基因数量随降水量变化的非线性变化模式和土壤类型有明显的关系，发现了地理距离、植物群落、历史偶然性和当代气候干扰对N功能基因群落相似性衰减的贡献主要由生态系统类型决定。

关键词：氮功能基因、空间格局、非线性关系、临界点、天然降水梯度、温带草原

论文ID

原名：Spatial patterns of microbial nitrogen-cycling gene abundances along a precipitation gradient in various temperate grasslands at a regional scale

译名：不同温带草原微生物氮循环基因数量沿降水梯度的分布在区域尺度上的空间格局

期刊：Geoderma

IF：6.114

发表时间：2021.6.12

通讯作者：薛凯

通讯作者单位：中国科学院大学资源与环境学院

DOI号：10.1016/j.geoderma.2021.115236

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016706121003165

Molecular Ecology

中科院| Molecular Ecology：葛源研究员课题组揭示丛枝菌根真菌和植物多样性驱动氮循环微生物群落的恢复

本文由沐木编译

摘要：土壤微生物群落在许多生态系统功能中扮演着重要的角色，但同时也很容易受到环境的干扰，使其多样性和功能丧失。然而，能够用于胁迫下的土壤微生物群落恢复的生态学概念和实践还很少。本研究在植物多样性的3个水平（1个、3个和6个物种）上设置了接种丛枝菌根真菌（AMF）和不接种的控制实验，来探明AMF和植被在退化的土壤生态系统中拯救土壤氮循环微生物的运行中所发挥的作用。结果表明，AMF的接种增强了氮循环微生物之间的相互作用，促进了土壤氮循环微生物群落的恢复。此外，植物多样性的增加能够加强AMF所发挥的这种作用。我们的发现为AMF和植物多样性在促进退化陆地生态系统中微生物群落恢复方面的作用提供了新的见解。

关键词：丛枝菌根真菌，退化，氮循环微生物群落，植物多样性，恢复

论文ID

原名：Arbuscular mycorrhizal fungi and plant diversity drive restoration of nitrogen-cycling microbial communities

译名：丛枝菌根真菌和植物多样性驱动氮循环微生物群落的恢复

期刊：Molecular Ecology

IF：6.185

发表时间：2021年6月19日

通讯作者：葛源

通讯作者单位：中国科学院生态环境科学研究中心

DOI号：10.1111/mec.16030

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/mec.16030

实验设计示意图（原文中图1）。物种名：龙葵（Solanum nigrum，SN）、车前（Plantago asiatica，PA）、牛膝（Achyranthes bidentata，AB）、荩草（Arthraxon hispidus，AH）-AH、杭州石荠苎（Mosla hangchowensis，MH）、田麻（Corchoropsis tomentosa，CT）、铁苋菜（Acalypha australis，AA）、爵床（Rostellularia procumbens，RP）、酸模叶蓼（Polygonum lapathifolium，PL）。丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）会促进土壤氮循环微生物的恢复，而较高的植物多样性将加强这种促进作用。

Environmental Microbiology

中科院| Environmental Microbiology：有效磷增加了致病微生物的丰度并促进了青枯菌对根际微生物网络的入侵（国人作品）

本文由阿昊编译

摘要：病原体、土著微生物和土壤物理化学性质间的复杂相互作用可能抑制土壤病害的产生，而这一相互作用尚未得到充分的研究。本文通过对比现场实验和微观实验数据，利用结构性方程（structural equation modeling，SEM）和受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）研究了这一相互作用在诱导和抑制土传病害中的意义。本文观察到，在致病和抗病的根际土壤中，致病微生物和有益微生物的相对丰度、微生物α和β多样性具有明显差异。致病微生物（如青枯菌Ralstonia）和有益微生物（芽孢杆菌Bacillus）分别聚集于致病和抗病根际土壤中。此外，Ralstonia在致病土壤和抗病土壤中与土著微生物的共现状况分别是积极的和消极的。这些结果表明，土著微生物在抵抗Ralstonia入侵时有可能扮演协同（例如Rudaea）和抑制（例如肠杆菌Enterobacter，芽孢杆菌Bacillus）角色。SEM和ROC分析表明，在土壤高磷而不是低磷状态下，Ralstonia入侵了根际微生物互作网络从而导致了花生的枯萎。这项研究表明，土壤有效磷对根际微生物的相互作用非常重要，以至于导致了Ralstonia的入侵。因此，本文的结论是向土壤中施加大量有效磷可能导致植物益生微生物的消耗，同时增加致病微生物丰度并影响植物健康。

关键词：细菌性枯萎病，网络分析，抗病，微生物共现，土壤有效磷

论文ID

原名：Phosphorus availability increases pathobiome abundance and invasion of rhizosphere microbial networks by Ralstonia

译名：有效磷增加了致病微生物的丰度并促进了青枯菌对根际微生物网络的入侵

期刊：Environmental Microbiology

IF：5.491

发表时间：2021.08.04

通讯作者：李忠佩

通讯作者单位：中国科学院南京土壤研究所

DOI号：10.1111/1462-2920.15696

原文链接：

https://doi.org/10.1111/1462-2920.15696

Food Microbiology

科研| Food Microbiology：比利时手工奶酪中微生物多样性指标与单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）挑战研究的相关性探究

本文由繁星编译

摘要：高通量测序可能成为食品安全领域有力的工具。本研究首次使用后遗传学（metagenetics）探究在前期加工过程中比利时手工奶酪（31批）与单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）增长数据的相关性。本实验研究的五种奶酪为未成熟的酸凝乳奶酪（unripened acid-curd cheeses，UACC）、霉菌成熟软奶酪（mold-ripened soft cheeses，MRSC）、涂抹成熟软奶酪（smear-ripened soft cheeses，SRSC）、圣保兰型半硬质奶酪（Saint-Paulin-type semi-hard cheeses，SPSHC）和豪达型半硬质奶酪（Gouda-type semi-hard cheeses，GSHC）。奶酪储存在8℃环境下，在储存的第一天和最后一天对奶酪一式三份进行分析。结果表明，样品中检测到的微生物涵盖15个门，277个属，2697个OTUs。乳球菌（Lactococcus）在5种奶酪中均属优势菌种，链球菌（Streptococcus）在涂抹成熟软奶酪（smear-ripened soft cheeses，SRSC）和圣保兰型半硬质奶酪（Saint-Paulin-type semi-hard cheeses，SPSHC）中也属优势菌种。优势菌种并不总是与添加的初始培养物相关。两种软奶酪的细菌丰富度和多样性均显著高于其他类型的奶酪，其中，霉菌成熟软奶酪（mold-ripened soft cheeses，MRSC）中的普雷沃菌属（Prevotella）、粪杆菌属（Faecalibacterium）和哈夫尼亚-肥大杆菌属（Hafnia-Obesumbacterium）等微生物的丰富度和多样性显著高于其他奶酪，涂抹成熟软奶酪（smear-ripened soft cheeses，SRSC）中短杆菌属（Brevibacterium）,短状杆菌属（Brachybacterium）,微杆菌属（Microbacterium）,拟杆菌属（Bacteroides）,棒状杆菌属（Corynebacterium）, 耐压海乳杆菌（Marinilactibacillus）, 梭杆菌属（Fusobacterium）, 盐单胞菌属（Halomonas）和嗜冷杆菌属（Psychrobacter）等微生物的丰富度和多样性显著高于其他奶酪。在涂抹成熟软奶酪（smear-ripened soft cheeses，SRSC）中发现单核细胞增生李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）的生长与未知梭状杆菌（unknown Fusobacterium）（相对丰度约为10%）之间存在很强的相关性。这种计算相关性应通过进一步的体外实验和原位实验来验证。

关键词：后遗传学；奶酪；细菌；16S rRNA基因；生态；挑战研究

论文ID

原名：Study of the microbial diversity of a panel of Belgian artisanal cheeses associated with challenge studies for Listeria monocytogenes

译名：比利时手工奶酪中微生物多样性指标与单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）挑战研究的相关性探究 

期刊：Food Microbiology

IF：5.516

发表时间：2021.6.19

通讯作者：Amaury Gérard

通讯作者单位：比利时让布鲁克斯农业大学农产品质量与安全实验室

DOI号：10.1016/j.fm.2021.103861

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S074000202100126X

FEMS Microbiology Ecology

科研| FEMS Microbiology Ecology：黄瓜 (Cucumis sativus L.) 根际微生物群落对一些农艺管理措施的响应

本文由挖提编译

摘要：与根际相关的微生物群落（根茎微生物群落）对植物的生长和产量有很大的影响。了解农业管理对根茎微生物群落的影响对于选择有效的措施十分重要。通过对细菌16S rRNA的V4区、ITS1区和真菌进行测序，研究了黄瓜嫁接 (Cucurbita moschata × C. maxima)、黄瓜-大蒜间作、杀菌剂异菌脲-多菌灵处理等农艺措施对黄瓜根际微生物群落的影响。土壤脱氢酶活性（dehydrogenase activity，DHA）和植物营养参数是评价土壤微生物总体活性的指标。

论文ID

原名：Responses of cucumber (Cucumis sativus L.) rhizosphere microbial community to some agronomic management practices

译名：黄瓜 (Cucumis sativus L.) 根际微生物群落对一些农艺管理措施的响应

期刊：FEMS Microbiology Ecology

IF：4.194

发表时间：2021.07.21

通讯作者：Claudio Donati

通讯作者单位：意大利研究与创新中心计算生物学单位

DOI号：10.1093/femsec/fiab097

原文链接：

https://doi.org/10.1093/femsec/fiab107