中大新聞網(wǎng)訊（通訊員李文均）在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，約三分之一的陸地都屬于干旱或半干旱區(qū)。隨著全球氣候變暖，沙漠的范圍仍在逐年擴(kuò)大，導(dǎo)致可利用耕地荒漠化。如何應(yīng)對(duì)普遍的土地干旱化趨勢(shì)對(duì)農(nóng)業(yè)種植的影響，這是一個(gè)全球性的生態(tài)問(wèn)題。值得注意的是，沙漠農(nóng)場(chǎng)是沙漠中人為構(gòu)建的大面積農(nóng)作物種植區(qū)域，對(duì)于沙漠環(huán)境的改善和利用有著重要的意義。而沙漠農(nóng)場(chǎng)具有獨(dú)特的干旱與營(yíng)養(yǎng)匱乏的環(huán)境條件，是研究干旱條件下農(nóng)作物與微生物互作的理想材料。

中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李文均教授團(tuán)隊(duì)以埃及西奈沙漠的多個(gè)沙漠農(nóng)場(chǎng)為研究對(duì)象，利用宏基因組和培養(yǎng)組的技術(shù)方法對(duì)沙漠農(nóng)作物根際微生物的多樣性和生態(tài)功能進(jìn)行深入研究，分析（1）宿主植物和（2）由地理位置帶來(lái)的環(huán)境差異對(duì)根際微生物群落塑造作用，并深入探究了沙漠農(nóng)場(chǎng)的農(nóng)作物根際微生物群落組成和功能多樣性，以期為沙漠環(huán)境下農(nóng)作物的根際微生物群落的研究提供新的見(jiàn)解。該研究結(jié)果顯示，西奈沙漠農(nóng)場(chǎng)微生物類(lèi)群的多樣性很高，且包含很高比例的新微生物類(lèi)群，表明了沙漠環(huán)境中微生物資源開(kāi)發(fā)與利用的潛力（圖1）；基于統(tǒng)計(jì)分析的方法，證明了由地理位置帶來(lái)的環(huán)境差異比宿主植物更能影響根際微生物群落；值得注意的是，通過(guò)群落功能與功能微生物類(lèi)群分析，揭示了群落組成存在顯著差異的根際微生物群落具有相似的群落代謝功能，但參與這些群落代謝過(guò)程的功能微生物類(lèi)群存在顯著差異（圖2、3）。最后，基于研究結(jié)果，作者首次提出了“土脈-菌脈”（soil-bacteria veins）的概念。該研究進(jìn)一步為土壤微生物菌劑的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)性的建議，即向植物根際土壤中添加參與植物-微生物互作相關(guān)功能且能適應(yīng)特定環(huán)境的微生物類(lèi)群比直接添加某些特定微生物類(lèi)群更加重要（圖4）。

圖1. 基于細(xì)菌與古菌的MAGs（metagenome-assembles genomes）構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)

圖2. 不同樣點(diǎn)的群落功能基因豐度和功能微生物類(lèi)群組成

圖3. 不同樣點(diǎn)的微生物群落代謝功能圖示

圖4. 基于“土脈-菌脈”的概念提出的微生物菌劑設(shè)計(jì)策略

該研究成果“Culturomics- and metagenomics-based insights into the microbial community and function of rhizosphere soils in Sinai desert farming systems”發(fā)表在Environmental Microbiome學(xué)術(shù)期刊上。中山大學(xué)為該成果的第一完成單位。該研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021YFD1500300），國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和中埃國(guó)際合作項(xiàng)目（91951205、32061143043）和國(guó)家科技部基礎(chǔ)資源調(diào)查計(jì)劃項(xiàng)目（2021FY100900）的資助。

論文連接：https://doi.org/10.1186/s40793-023-00463-3