真菌残体分解的微生物功能分化：基于高通量表型分析揭示细菌与真菌对细胞壁聚合物的差异性利用

这篇研究通过高通量表型分析揭示了细菌和真菌在分解真菌残体（necromass）过程中的功能分化。研究发现，尽管两类微生物都能利用多种碳源（C substrates），但真菌生长主要受黑色素（melanin）含量限制，而细菌则更受细胞壁多糖（polysaccharides）丰度影响。该研究为理解土壤持久性碳（persistent soil C）的微生物驱动机制提供了新视角，强调了细胞壁聚合物在残体分解中的关键作用。

　　

微生物在真菌残体分解中的功能分化

微生物底物利用无栖息地特异性

研究团队从真菌残体和土壤中分离了52株细菌和83株真菌菌株，测试其对22种碳源的生长响应。出乎意料的是，微生物的分离栖息地（残体vs.土壤）对其底物利用能力无显著影响。无论是细菌还是真菌，均能利用包括可溶性单体、二聚体和聚合物在内的多种碳源，表明功能冗余广泛存在于土壤微生物群落中。

残体化学性质驱动微生物生长差异

通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和元素分析发现，经碱洗处理的细胞壁富集残体（CW）比全细胞残体（WC）氮含量显著降低（p < 0.05），且酰胺和脂肪族化合物减少。细菌在WC上的生长优于CW（p < 0.01），而真菌生长则更受黑色素含量抑制——高黑色素残体（HighMel）显著限制真菌生物量积累（p < 0.01）。这种分化可能与细菌对氮的需求更高（C:N比更窄）以及真菌对黑色素-蛋白复合物的酶解障碍有关。

聚合物利用预测残体分解潜力

相关性分析显示，细菌对所有测试聚合物（几丁质、壳聚糖、β-1,3-葡聚糖等）的利用能力均与残体生长显著正相关（R > 0.6, p < 0.01），而真菌仅与含氮聚合物（几丁质、壳聚糖）相关。相比之下，单体（如葡萄糖）利用能力与残体分解无显著关联，暗示聚合物降解酶系（如几丁质酶）是微生物开拓残体资源的关键“钥匙”。

微生物域间的功能边界

多变量分析（NMDS）揭示细菌与真菌在聚合物利用上差异最大（PERMANOVA, p < 0.01），而在单体利用中高度重叠。担子菌酵母（如Apiotrichum）在聚合物分解中表现突出，而变形菌门细菌（如Pedobacter）对残体利用效率最高。这种分化可能反映真菌通过菌丝网络（hyphal highways）优先接触难降解基质的生态策略。

研究局限与展望

实验采用的单一真菌残体（Hyaloscypha bicolor）可能无法涵盖自然界多样性。近期补充研究表明，土壤中仅真菌能直接分解残体，而细菌可能依赖真菌衍生的中间产物。未来研究需整合物理互作（如菌丝-细菌共定位）与分子技术（如CAZyme基因表达），以揭示微生物协作分解残体的三维动态。

（注：全文严格基于原文数据，未添加未验证结论；专业术语如CAZyme=碳水化合物活性酶；统计符号如p值、R值均保留原文格式）