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  • Nature Communications|我院李金天教授团队在噬菌体调控土壤磷循环研究方面取得重要进展





42日,Nature子刊Nature Communications在线发表了我校生命科学学院李金天教授团队题为“Hidden diversity and potential ecological function of phosphorus acquisition genes in widespread terrestrial bacteriophages”的研究论文(图1)。该论文首次揭示了参与矿业废弃地等陆生生态系统土壤磷循环噬菌体的多样性及其潜在生态功能,强调了将噬菌体的贡献纳入土壤磷素生物地球化学循环的必要性。这也是该团队2020年在The ISME Journal2021年在Biological Reviews2022年在Global Change Biology发表与土壤磷循环相关文章后在该领域的又一重要研究成果。


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1:论文在线发表情况


细菌是土壤磷素生物地球化学循环的主要驱动者,然而其代谢活动也普遍受到磷限制。尽管国内外已有多个研究团队发现来自水生环境的噬菌体(侵染细菌的病毒)能通过编码辅助代谢基因(AMGs)增强其宿主的磷获取能力,但目前学界对陆地生态系统噬菌体编码的磷获取基因的多样性及其潜在生态功能了解得十分有限。在该研究中,李金天教授团队分析了来自矿业废弃地等五种不同陆地生态系统的333个土壤宏基因组,鉴定出75个病毒操作分类单元(vOTUs)。这些vOTUs编码了105个与磷获取相关的AMGs—涵盖了17类功能基因,涉及微生物磷获取的四个主要过程。尤为重要的是,其中有11类功能基因(也就是ppxphnPphnWugpQpitpstApstBpstCugpEphoR phoU)属于全球首次报道。研究团队通过实验验证了由这些磷获取vOTUs编码的两种焦磷酸酶(PPa)和一种碱性磷酸酶(PhoD)的体外酶活性。36%的磷获取vOTUs(总共为75)能够在已发表的全球表层土壤宏基因组数据集中被检测到。进一步分析表明,这些已鉴定的磷获取AMGs在矿业废弃地等三种生态系统中对土壤磷有效性的影响大于原核微生物编码的磷获取相关基因。另外,有部分磷获取AMGs在土壤宏转录组中的表达量高于其对应的细菌宿主基因。基于上述发现,研究团队提出了一种关于噬菌体调控土壤磷循环的理论模型(图2)。这不仅增进了学界对陆地生态系统磷循环的理解,并且为未来通过调控微生物群落对受磷限制的生态系统进行可持续修复和管理提供了新的思路。


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2:一种关于噬菌体调控土壤磷循环的理论模型


该论文以我校生命科学学院为第一和通讯作者单位。我校生命科学学院梁洁良副研究员为该论文的第一作者,李金天教授为该论文唯一通讯作者。该研究得到国家自然科学基金优秀青年科学基金、面上项目和国家重点领域研发计划项目(课题)等的支持。

 

原文连接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-47214-7

 

撰稿:梁洁良

审阅:周爽


  • 发布时间:
  • 2024-04-03 11:07:00 来源:https://doi.org/10.1038/s41467-024-47214-7 点击: 收藏本文
  • 标签:#李金天 #噬菌体 #Nature