Nature Microbiology：将病毒纳入土壤食物网生物地球化学

文摘 2024-08-05 08:02 瑞士

文献信息：Carreira, C, Lønborg, C, Acharya, B, Aryal, L, Buivydaite, Z, Borim Corrêa, F, Chen, T, Lorenzen Elberg, C, Emerson, JB, Hillary, L, et al. Integrating viruses into soil food web biogeochemistry. Nat. Microbiol. 2024.

摘要

土壤微生物群被认为是健康土壤的重要组成部分。病毒在土壤中也多样且丰富，但它们在土壤系统中的作用仍不清楚。在此，我们提出应将病毒纳入土壤微生物食物网的考虑范围，并描述病毒对土壤生物地球化学的影响。土壤食物网是一个复杂的营养层级系列，从自养微生物延伸到植物和动物。每个土壤系统都包含对比鲜明且动态的物理化学条件，具有由颗粒组成的迷宫般的栖息地。这些条件在空间和时间上易于变化，这种变化可能阻碍或促进微生物和病毒的相互作用。由于病毒可以感染所有生命领域，它们必须被视为土壤食物网动态和平衡循环的关键调节者。我们强调了一些未来的研究方向，这些方向将有助于更深入地理解病毒在土壤功能和健康中的作用。

土壤，作为地球上生命的基础，承载着诸多对人类福祉至关重要的生态系统服务，涵盖粮食生产、碳与养分存储、侵蚀防控、害虫管理以及清洁水源供应等。其生物多样性惊人，蕴含至少59%的全球物种，从微观的微生物到宏大的动物群落，共同维系着土壤的健康与功能。微生物作为这一复杂网络的核心，不仅在有机物与养分循环中扮演关键角色，还参与植物病害的调控与大气氮的固定，与地球的生物地球化学过程紧密相连，深刻影响气候变化。

土壤食物网错综复杂，涉及众多未完全解明的相互作用与反馈机制。其基石在于植物生产的有机物质及腐殖质，这些物质滋养着微生物群落，进而被各级捕食者逐级消费，形成独特的微生物环。这一循环不仅将死亡有机物质转化为生命可再利用的形式，还确保了生态系统功能的稳定与持续。微生物环的效率受非生物条件、微生物多样性及生物间相互作用等多重因素影响，呈现出高度的动态性与复杂性。

近年来，病毒在土壤食物网中的角色逐渐受到重视。研究表明，病毒丰度的增加能加速有机物质与氮的循环，甚至在气候变暖条件下增强其在土壤食物网中的主导地位。然而，关于病毒在土壤生态系统中的具体作用机制、对元素保留的影响以及对全球气候变化的响应，仍有许多未解之谜。

鉴于微生物与病毒在土壤生态中的基础性与重要性，本文旨在探讨病毒在土壤微生物食物网中的潜在影响，并指出未来研究的关键领域。尽管病毒在土壤中的研究相较于水生环境尚显滞后，但其对生物多样性与生物地球化学循环的贡献不容忽视。因此，将病毒纳入土壤食物网的概念框架中，深入探究其病毒-宿主相互作用、对有机物质循环的调控作用及对土壤健康的整体影响，对于理解并维护土壤生态系统的稳定与可持续至关重要。这一领域的研究不仅将填补现有知识的空白，还将为应对全球气候变化、促进可持续农业发展提供新的视角与策略。

文中图表：

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzk0ODU0MTMwOA==&mid=2247488933&idx=1&sn=7f199c4654f0c0a8fa820b6674379aea

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