综述：酸性硫酸盐土壤的微生物多样性、代谢特性及生物技术潜力

（编辑推荐）本综述系统阐述了酸性硫酸盐土壤（ASS）的成因、分类争议及微生物生态特征，重点解析了以Pseudomonadota（β/γ-变形菌）为主的微生物群落结构及其铁/硫氧化还原（Fe/S2-）、固氮（diazotrophy）等代谢特性，为酸性环境生物修复（bioremediation）提供理论依据和应用前景。

　　

Abstract

酸性硫酸盐土壤（ASS）作为全球性分布的特殊土壤类型，其形成源于缺氧硫化物基质中黄铁矿（pyrite）的氧化过程。当前ASS分类体系尚未统一，主要依据颗粒粒径、氧化速率、pH值、酸化潜力及特征性微生物群落等参数。值得注意的是，农业和采矿活动对ASS的开发利用已引发环境酸化问题，这促使科学界深入研究其微生物组学特征及生物修复潜力。

微生物群落特征

宏基因组分析显示，ASS中细菌优势门为Pseudomonadota（尤以β-和γ-变形菌纲为主），其次为Bacillota（厚壁菌门）、Actinomycetota（放线菌门）等低丰度菌群。古菌群落则以Thermoplasmata纲及极端嗜酸菌属（如Thermoproteus、Acidilobus）为代表。这种独特的"嗜酸微生物库"与其环境选择压力高度相关。

代谢网络与功能

ASS微生物展现出惊人的代谢可塑性：

• 异化代谢：包括铁/无机硫氧化（产酸关键途径）、硫酸盐/铁还原（缓解酸化）、铝铁还原及产甲烷作用
• 同化代谢：自养固碳（autotrophy）、固氮（diazotrophy）等基础物质循环
• 生物技术相关特性：磷酸盐溶解（phosphate solubilization）和有机酸生成（acidogenesis）

生物技术前景

这些代谢特性赋予ASS微生物多重应用价值：

1. 环境修复：通过调控Fe/S循环代谢通路中和酸性污染物
2. 农业改良：利用磷酸盐溶解菌提升ASS作物产量
3. 工业催化：极端酶系在生物冶金等领域的应用潜力

Graphical Abstract

研究通过多组学联用技术，揭示了ASS微生物"代谢工具箱"与环境适应的分子机制，为发展"酸性环境微生物组工程"提供了新思路。