土壤也是有生命的，微生物正是土壤生命的体现者。土壤微生物是土壤中一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称，严格意义上应包括细菌、古菌、真菌、病毒、原生动物和显微藻类。其个体微小，一般以微米或毫微米来计算，通常1克土壤中有几亿到几百亿个，其种类和数量随成土环境及其土层深度的不同而变化。它们在土壤中进行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等过程，促进土壤有机质的分解和养分的转化。正是有了土壤微生物的默默耕耘，大地才会有春华秋实的生生不息。既然如此，土壤微生物在作物生长过程中具体起着怎样的作用，又是怎样起作用的呢？那么就跟着小编一起探索我们熟悉的土壤吧！

小编精选其中4篇高分文献进行导读，文章中涉及全长扩增子、宏基因组及细菌完成图等多种测序技术，应用方向涉及植物病虫害防治、生物学机制、代谢物合成等方面，希望能够帮助大家开拓科研思路！

土壤植物修复揭示了土壤微生物代谢活动随覆盖作物覆盖的时间梯度的变化

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

发表期刊：Environmental Research

影响因子：8.431

发表时间：2022年6月

研究方法：宏基因组测序

摘要：

土壤微生物代谢的活力和多样性是土壤功能表现的核心，覆盖作物是一种环境友好的农业生产方式；然而，土壤微生物代谢活动随覆盖作物时间梯度的变化仍不清楚。文章中研究者使用宏基因组和生物学技术研究了典型半干旱苹果园中白三叶草（WC，Trifolium repens L.）6、10和15年时间序列中的土壤微生物潜在功能和碳（C）源利用能力。以常规耕作（CT）作为对照。本研究表明：覆盖6年的WC对土壤微生物功能影响不大。然而，在作物覆盖10年和15年后，在土壤微生物中观察到与氨基酸代谢、碳循环和氮代谢相关的基因富集。此外，在覆盖作物的10年和15年中，平均井色发育（AWCD）增加，土壤微生物群表现出对碳水化合物、氨基酸和聚合物作为碳源的更强偏好。研究结果主要为深入了解覆盖作物持续时间增加下微生物代谢功能的变化特征提供了依据。

图1 基因家族的比例相对丰度

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

发表期刊：Nature Communications

影响因子：14.919

发表时间：2022年6月

研究方法：二代16S+细菌完成图

摘要：

微生物组对作物性能很重要。然而，需要更深入地了解与作物相关的微生物群落，以利用有益的宿主-微生物相互作用。该文章通过评估不同土壤类型、气候区和基因型的玉米微生物组的组装和功能，发现茎木质部选择性地招募以Gammaproteobacteria为主的高度保守的微生物。研究人员又发现携带固氮酶基因（nifH）在茎木质部中比在其他器官（如根和叶内球）中更大。在木质部汁液中鉴定25个核心细菌分类群中，有几个分离的菌株被证实是活性固氮剂或有助于生物固氮。在此基础上，我们建立了由两个核心固氮菌和两个助手组成的合成群落（SynComs）。GFP标记的菌株和15N同位素稀释方法表明：这些SynCom确实茁壮成长，并通过生物固氮贡献了11.8%的玉米茎中积累的总氮。木质部汁液中的这些核心分类群代表了一种未开发的资源，可用于提高作物生产力。

图2 无约束主坐标分析（PCoA），具有跨整个数据集的加权Unifrac距离

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

发表期刊：Trends in Microbiology

影响因子：17.079

发表时间：2022年5月

研究方法：宏基因组+宏转录组

摘要：

病毒是地球微生物组的关键成员，影响着微生物群落的组成和新陈代谢。研究人员描述了“土壤病毒组学”的最新进展，即以病毒为中心进行了宏基因组和宏转录组分析，为进入土壤病毒圈提供了前所未有的窗口。鉴于在短时空尺度上出现的高土壤病毒活性、多样性和动态性的新图景，并概述了假设的关键生态进化过程是土壤病毒的主要多样性驱动因素。研究人员认为，需要社区努力建立一个“全球土壤病毒圈图谱”，该图集可用于解决病毒在土壤微生物组和跨时空尺度的陆地生物地球化学循环中的作用。

图3 从总和病毒靶向土壤宏基因组中恢复病毒基因组的概述

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

发表期刊：Plant Soil

影响因子：4.993

发表时间：2021年12月

研究方法：扩增子测序

摘要：

生物氮吸收BNF是重氮营养微生物的一种功能，在陆地生态系统的氮N生物利用度中发挥着至关重要的作用。然而，人们对高山草甸退化对土壤BNF和重氮营养群落的影响知之甚少。采用实时定量PCR和扩增子测序技术，研究了青藏高原（未降解、轻微降解、中等降解和严重退化）高山草甸土壤BNF及其潜在驱动因素的变化。结果表明，土壤BNF沿草甸降解梯度显著降低。土壤BNF的减少与植物群落（特别是莎草科）的变化密切相关，这些变化调节土壤水分、营养水平（溶解的有机C和N）、nifH基因丰度和重氮营养群落组成。自养（蓝藻菌门）和异养（变形菌门）重氮营养生物都对BNF很有贡献。本研究结果强调了植物官能团在形成重氮营养群落和调节土壤BNF速率方面的重要性，为高山草甸的恢复提供了信息。

图5 基于四种草甸植被和土壤特性的OTU数据的基于距离的冗余分析（db-RDA）