近日,南京农业大学沈其荣院士团队在《Cell Host & Microbe》期刊上发表题为“Predation by soil protists shifts bacterial metabolism from competitive to cooperative interactions”的研究成果。南京农业大学资源与环境科学学院已毕业博士刘宸(现任湖南农业大学资源学院讲师)、博士研究生孙硕和任翔宇为论文的共同第一作者,熊武教授和韦中教授为论文的通讯作者。
该研究构建了一套系统性的定量研究框架,整合全球尺度土壤调查、细菌群落代谢模拟、微生物群落功能预测以及可控实验验证。基于对全球 757 份土壤样本的综合分析发现:原生动物捕食压力与细菌群落代谢互作由竞争主导向合作主导的转变呈现高度一致的关联性。该规律在独立的外部土壤数据集及根际宏基因组数据中得到重复验证,表明这一生态模式具有广泛的普遍性。
在机制层面,宏基因组分析显示原生动物对细菌群落产生了明显的“性状过滤”效应:原生动物更倾向削弱低GC含量、以糖类底物为主的细菌类群,而富集高GC含量、偏好利用有机酸和氨基酸的细菌,从而增强群落内部的代谢互补与交叉供养,尤其强化了以有机酸代谢为核心的物质交换与功能耦合。这一机制在原生动物—细菌合成菌群(SynCom)共培养实验中得到了直接验证,宏转录组分析表明:原生动物捕食还能显著上调多种与植物促生相关的微生物功能。基于上述发现,研究团队通过土壤微宇宙和温室盆栽试验进一步证实,原生动物的引入能够增强细菌交叉供养水平,并显著促进番茄植株生长。
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