Seitz VA, et al. (2024). Cover crop root exudates impact soil microbiome functional trajectories in agricultural soils. Microbiome, 12: 183.
（2024年9月28日发表）
摘要参考翻译：
背景：覆盖种植（Cover cropping）是一种农业耕作方法，利用次要作物通过侵蚀控制、杂草抑制、养分管理和增强生物多样性等各种机制来支持主要作物的生长。覆盖作物可通过根系分泌或从根部释放植物代谢物与土壤微生物组发生化学作用，从而提供其中一些生态系统服务。植物激素是植物分泌的一种代谢物，可激活根际微生物组，但管理这种化学相互作用仍是优化植物-土壤-微生物组相互作用的一个尚未开发的机制。目前，对覆盖作物植物激素根系分泌模式多样性的了解有限，我们的目的是了解植物化学信号如何选择性地丰富农业土壤中的特定微生物类群和功能。
结果：本研究将覆盖作物根系分泌物成分的变化与土壤微生物组功能的变化联系起来。4种覆盖作物（高粱、长柔毛野豌豆、欧洲油菜、黑麦）分泌的化学成分被用作解读微生物响应的化学输入。这些不同的分泌物以及无分泌物对照被添加到农业土壤微生态系统中，并利用代谢组和基因组解析的宏转录组跟踪微生物随时间变化的响应。我们的研究结果表明，随着时间的推移，微生物代谢模式对覆盖作物分泌物输入的响应是独特的，尤其是高粱和黑麦微生态系统。在这些微生态系统中，我们发现了随着时间推移产生IAA和GA4的新型微生物成员（属和科一级）。此外，我们还发现覆盖作物分泌物使亚硝酸盐氧化细菌富集（cover crop exudates exclusively enriched for bacterial nitrite oxidizers），而对照微生态系统在氮的运输、矿化和同化方面存在差异，这说明了微生物氮循环在响应化学投入时发生的不同变化。
结论：我们强调，根系分泌物改良剂（root exudate amendments）会改变微生物群落功能（即氮循环）和微生物植物激素代谢，尤其是对从黑麦和高粱植物中分离出来的根系分泌物的响应。此外，我们还构建了一个土壤微生物基因组目录，其中包含了对常用覆盖作物做出响应的微生物，这是农业相关微生物的公共资源。我们的许多受根系分泌物刺激的微生物都是特征不明显或新型类群的代表，揭示了农业土壤中尚未被发现的代谢库。我们的发现强调了高分辨率多组学方法在研究农业土壤相关过程中的可操作性，为通过生物精准农业实践瞄准特定的土壤生物地球化学结果提供了可能性，这些实践利用覆盖作物和微生物组作为提高作物产量的杠杆。
实验设计
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