根际功能宏转录组学：迈向理解微生物碳泵的代谢过程

《FEMS Microbiology Ecology》：Functional metatranscriptomics of the rhizosphere: Towards an understanding of metabolic processes of the microbial carbon pump

　　

摘要

土壤微生物组驱动土壤有机碳（SOC）转化，其受到植物生长阶段和土壤管理（如耕作）的塑造和影响。土壤微生物碳泵概念上将植物和微生物来源化合物的降解与微生物生物量的新合成联系起来，作为 SOC 积累的驱动因素。利用宏转录组测序，我们刻画了跨越不同生长阶段并在模拟侵蚀条件下，与芸薹（Brassica napus）根际中微生物碳泵相关的活跃表达的微生物功能，采用定制的 KEGG 直系同源（KO）方法，辅以对碳水化合物活性酶转录本的 CAZy 分析。出现了明显的生长阶段效应，花期转录本丰度较高。花期 ABC 转运蛋白的底物结合蛋白和通透酶转录本（例如木糖、海藻糖、磷脂）增加，而植物聚合物降解转录本不受影响。花期几丁质合成酶、glmS（肽聚糖前体）以及胞外多糖（EPS）相关基因（ExoY, algF, cysE）转录本的升高表明微生物活性增强。模拟土壤侵蚀仅影响了两个 KO 转录本。CAZy 结果显示了相同的模式，与糖类和植物聚合物相关的糖苷水解酶（GH）在花期增加。尽管功能发生转变，大多数受影响转录本的分类组成保持稳定。我们的研究揭示了与 SOC 转化和微生物来源 SOC 新合成相关的代谢途径，为了解微生物对 SOC 形成和持久性的贡献提供了见解。