本网讯(通讯员 李芳)近日,我校农田生产力绿色调控与功能性肥料团队的研究成果“Virus-inclusive microbial network relationships align with the stress gradient hypothesis in saline-alkali agroecosystems”在土壤领域国际顶刊《Soil Biology & Biochemistry》(IF 10.7)在线发表。首次将病毒纳入盐碱农田微生物互作网络研究,填补了病毒在土壤微生物互作网络与胁迫梯度假说中的研究空白,完善了微生物尺度下胁迫梯度假说的理论体系,本研究通过纳入病毒群落,在微生物尺度上完善了传统胁迫梯度假说,为识别生态网络中的关键微生物物种提供了理论依据,并为盐碱土修复的靶向微生物菌剂设计提供了技术支撑。

盐碱化是全球农业生态系统面临的主要环境胁迫之一,我国盐碱地面积广阔,其中松嫩平原作为典型盐碱农业区,土壤盐碱胁迫不仅制约农作物生长、降低农田生产力,还会显著改变土壤微生物群落结构与互作模式,影响土壤生态功能稳定。病毒作为土壤中数量最多、多样性最高的生物实体,在调控微生物群落动态、营养循环和能量代谢中扮演关键角色,但长期以来,病毒在盐碱农田微生物互作网络中的作用被忽视,相关研究多聚焦于细菌、真菌等微生物,未将病毒纳入多营养级互作体系,导致对胁迫梯度假说在微生物尺度的应用理解不够全面,也限制了盐碱地微生物调控与生态修复技术的创新发展。
该研究通过宏基因组和病毒组学分析等技术,系统调查了不同盐碱胁迫梯度下玉米等作物根际土壤病毒、细菌等微生物的群落多样性、分布模式及互作关系,重点解析了病毒在微生物网络中的作用及生活史策略转换规律。研究发现,高盐胁迫下,古菌和病毒多样性显著增加,真菌峰值出现在中度胁迫处理。病毒多样性对胁迫强度更敏感,而古菌和真菌多样性则主要受植物类型影响。植物生物量与真菌、细菌多样性负相关,与古菌多样性正相关。土壤pH和Na⁺含量与病毒多样性正相关,而植物Na⁺含量则与病毒多样性负相关。碱化度(ESP)与细菌多样性呈负相关。网络分析表明,随着胁迫程度增加,网络总体正相关比例增加。在高盐碱胁迫下,根际多营养级网络整体及跨域正相关比例在检测r值范围内均最高。胁迫加剧导致域内正相关比例显著下降(主要由病毒互作变化驱动),而真菌域内正相关比例随胁迫增强。与此同时,跨域正相关比例随胁迫程度呈现持续增加,表明盐碱胁迫引发了微生物互作的系统性重构:域内合作普遍减弱(尤其在病毒群落中),而跨域协同增强。此外,本研究还进一步比对了不同胁迫程度下真菌、细菌、古菌和病毒群落组成上的变化,并通过普氏分析发现病毒群落预测的细菌和古菌宿主与扩增子测序实际测得的细菌和古菌宿主群落变化在响应胁迫方面具有显著的一致性。

我校资源与环境学院农田生产力绿色调控与功能肥料团队李芳教授为论文第一作者,北京大学/内蒙古大学朱彪教授为通讯作者。其他合作者还包括北京大学助理教授吴林蔚,北京大学博士生徐长林,资源与环境学院王祎教授、李培培教授,我校本科生郭淑文,河南省地质局生态环境中心赵金花。本研究受到中国科学院、河南省优秀青年科学基金(242300421147)、国家自然科学基金(42377334 and 32425038)和植被结构功能与构建全国重点实验室(VegLab2025002)和小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室资助。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2026.110123
编辑/黄璞 李培亚 审核/刘世亮 签发/陈玺