【南林新聞中心訊】近日，繼在《Nature Ecology & Evolution》《Nature Sustainability》和《Nature Cities》上發(fā)表研究論文后，我?；瘜W(xué)工程學(xué)院馮有智教授團(tuán)隊(duì)又在《Nature Communications》上報(bào)道鹽堿地土壤微生物生態(tài)策略研究方面的新進(jìn)展。

隨著氣候變化的持續(xù)影響，鹽堿土面積不斷擴(kuò)大，微生物如何應(yīng)對(duì)鹽脅迫？微生物應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫通常以大量消耗能量為代價(jià)，它們?nèi)绾卧诰徑馓枷拗婆c維持自身功能之間做出進(jìn)化權(quán)衡？這些成為預(yù)測(cè)未來(lái)土壤健康和生態(tài)功能的重要科學(xué)問(wèn)題。為此，我校化學(xué)工程學(xué)院馮有智教授團(tuán)隊(duì)陳瑞蕊研究員聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所、美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等單位，積極探索鹽堿地土壤微生物生態(tài)策略研究方面的新趨勢(shì)、新發(fā)現(xiàn)、新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Eco-evolutionary strategies for relieving carbon limitation under salt stress differ across microbial clades”為題，在線(xiàn)發(fā)表在Nature子刊《Nature Communications》。

圖.鹽脅迫下不同土壤微生物類(lèi)群的系統(tǒng)發(fā)育分布及基因組大小。(a)系統(tǒng)發(fā)育分布；(b)不同細(xì)菌/古菌類(lèi)群的基因組大小的比較；(c)變形菌門(mén)在兩個(gè)細(xì)菌響應(yīng)類(lèi)群中基因組大小的比較；(d)不同類(lèi)型古菌基因組大小的頻度分布與比較。

該研究以我國(guó)渤海灣地區(qū)典型鹽度梯度的土壤為對(duì)象，基于宏基因組和擴(kuò)增子測(cè)序，在基因?qū)用嫔咸接懳⑸镌邴}脅迫環(huán)境中的應(yīng)對(duì)策略。通過(guò)比較土壤中四種微生物類(lèi)群，即鹽敏感細(xì)菌、耐鹽細(xì)菌、鹽敏感古菌、耐鹽古菌的基因組性狀的差異，包括基因組大小、KEGG路徑、KOs及特定的耐鹽和碳獲取功能基因等，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌和古菌在鹽脅迫下表現(xiàn)出截然相反的生態(tài)進(jìn)化方向。具體而言，面對(duì)高鹽環(huán)境的碳限制下，細(xì)菌采取了“節(jié)流”策略，即通過(guò)減少基因組大小和簡(jiǎn)并代謝功能基因等方式來(lái)節(jié)省能量的消耗，維系其生存；與之相反，耐鹽古菌采取了“開(kāi)源”策略，通過(guò)增大基因組大小、增強(qiáng)對(duì)碳的獲取途徑和能力來(lái)獲得更多的碳源，保持其功能多樣性。

據(jù)悉，以上發(fā)現(xiàn)拓展了關(guān)于微生物應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫的生態(tài)進(jìn)化策略的認(rèn)知，為預(yù)測(cè)全球變化下土壤生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)和反饋提供了理論基礎(chǔ)。

附：相關(guān)研究成果原文鏈接

《Nature Communications》：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50368-z

《Nature Ecology & Evolution》：https://doi.org/10.1038/s41559-023-02071-3

《Nature Cities》：https://doi.org/10.1038/s44284-024-00073-1

《Nature Sustainability》：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01334-6

《Nature Sustainability》：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01335-5（專(zhuān)題報(bào)道）