综述：微生物在木质素降解中的策略对农业可持续性的贡献：机制层面的理解

《Pedosphere》：Microbial strategies in lignin degradation for agricultural sustainability: a mechanistic understanding

木质素作为植物细胞壁的关键成分，不仅维持植物结构，还显著影响微生物群落的多样性和功能。尽管实验室研究揭示了木质素降解酶的机制，但实际农田环境中微生物与木质素的互作及其生态后果仍不明确。当前木质素工程多关注作物产量和抗逆性，却忽视了微生物群落稳定性和土壤碳动态等潜在权衡。本文综述了木质素降解的微生物机制及合成生物学应用，强调需结合分子与生态系统研究，以优化可持续农业实践。

　　

Vivek PANDEY | Nikky SHARMA | Tejasvi PANDEY

化学系，化学工程与物理科学学院，洛维利专业大学，Phagwara 144411（印度）

摘要

木质素是一种复杂的酚类生物聚合物，存在于植物细胞壁中，对植物的结构完整性、水分运输以及抵御病原体至关重要。虽然传统上木质素主要因其机械性能和保护作用而受到重视，但最近的研究强调了它在塑造与植物相关的微生物群落、调节微生物多样性、组成和功能潜力方面的关键作用。本文旨在从农业可持续性的角度批判性地探讨微生物与木质素的相互作用，揭示微生物降解途径的机制及其生态后果。尽管在木质素降解酶的研究方面取得了进展，但大多数认识仍基于受控的实验室条件，这些条件难以准确反映野外环境的复杂性。目前的木质素工程策略往往侧重于提高作物产量和抗逆性，却忽视了潜在的权衡因素，例如微生物群落稳定性的意外变化或长期土壤碳动态。虽然木质素的结构作用已被充分研究，但它与微生物群落的相互作用及其对土壤健康、养分循环和碳封存的影响仍需进一步探索。本文综合介绍了微生物降解木质素的过程，包括酶的作用机制和微生物联合体，并重点探讨了其在生物技术和农业系统中的应用。分子生物学和合成生物学的进步使得木质素生物合成的精确调控成为可能，但其生态后果仍具有不确定性，这突显了开展将分子创新与生态系统尺度结果相结合的综合性研究的必要性。全面理解木质素在微生物动态中的作用对于制定将木质素调控与可持续农业和环境实践相结合的未来策略至关重要。