土壤肥力新秘钥：噬菌体调控细菌群落，影响可溶性有机物矿化

在土壤生态系统中，存在着一个庞大而神秘的微观世界，其中病毒的数量远超我们的想象。病毒在调节细菌群落和陆地养分循环方面发挥着关键作用，然而它们对细菌代谢的影响以及在溶解有机物（DOM）矿化过程中碳（C）动力学的机制，一直以来都未被明晰。

近期发表于Environmental Science & Technology杂志上的一篇题为Phages Affect Soil Dissolved Organic Matter Mineralization by Shaping Bacterial Communities的论文，为我们揭开了这一神秘领域的部分面纱。研究通过向含有原始细菌群落的土壤DOM中添加活性和非活性噬菌体，并在18 °C和23 °C下分别孵育35天，深入探究了噬菌体对土壤DOM矿化的影响。

噬菌体对二氧化碳排放的动态影响

研究初期，即1至4天内，噬菌体在18 °C时使二氧化碳排出率降低了13%-21%，在23 °C时降低了3%-30%。然而，到了第6天，噬菌体又显著增加了二氧化碳排出率，在18 °C下增加了4%-29%，在23 °C下增加了9%-41%，最终导致累计二氧化碳排放量在18 °C下增加了14%，在23 °C下增加了21%。这种先降低后增加的动态变化，与“病毒快速启动”机制相符合，表明噬菌体在土壤DOM矿化过程中扮演着复杂而关键的角色。

噬菌体对细菌群落的影响

噬菌体的加入导致优势细菌分类群减少，但同时增加了细菌群落的多样性，这一现象与 “淘汰赢家” 动态一致。具体来说，噬菌体丰富了一些参与降解复杂化合物的分类群，如假单胞菌和厌氧柱菌，从而促进了与碳循环相关的功能。通过改变微生物群落和功能，噬菌体影响了土壤DOM的矿化过程。

温度的调节作用

温度在这一过程中也起到了重要的调节作用。较高的温度促进了噬菌体与细菌的相互作用，增加了细菌多样性和酶活性，使DOM矿化率提高了16%。不过，尽管温度变化调节了这些过程的幅度，但并未从本质上改变其行为模式。

研究的重要意义

这项研究首次详细揭示了噬菌体通过塑造细菌群落来影响土壤DOM矿化的具体机制，为理解土壤生态系统的碳循环和养分循环提供了新的视角和关键证据。其研究成果不仅增进了我们对土壤微生物群落与病毒相互作用的认识，还对预测气候变化下土壤碳动态具有重要的启示作用。

在气候变化的背景下，土壤作为地球上最大的碳库之一，其碳循环过程的变化将对全球气候产生深远影响。噬菌体作为土壤生态系统中不可或缺的组成部分，其在调节土壤碳循环中的作用不容忽视。未来，我们还需进一步深入研究噬菌体与其他土壤生物及环境因素的复杂相互作用，以更全面地把握土壤生态系统的功能和稳定性，为应对全球变化提供更为坚实的科学依据。

需要说明的是，目前该领域的研究仍在不断探索中，上述论文中的发现只是众多研究成果的一部分。随着科学技术的不断进步和研究方法的不断完善，我们有理由相信，未来将有更多关于噬菌体与土壤生态系统关系的奥秘被揭开，从而推动土壤生态学和环境科学的不断发展。

参考文献：doi: 10.1021/acs.est.4c08274