SBB | 森林生态系统恢复过程中土壤宏基因组内微生物功能基因的变化
推荐：董小橙
编译：郭修诚
编辑：董小橙
美国弗吉尼亚理工大学的学者Shan Sun 和Brian D. Badgley于5月6日在Soil Biology and Biochemistry 杂志上发表了题为Changes in microbial functional genes within the soil metagenome during forest ecosystem restoration的文章。该文章揭示了森林生态系统恢复过程中土壤宏基因组的变化，并提出可能是营养和植被的转变驱动了土壤微生物群落的变化。
文章摘要
背景：土壤微生物作为众多生态过程的重要介质，在扰动后的生态系统恢复中起着至关重要的作用。基于二代测序技术，对生态系统恢复过程中的微生物种类变化已被广泛研究，但仅描述微生物群落结构的数据很难与微生物介导的生态系统过程联系起来。鸟枪法宏基因组测序为研究微生物群落和生态功能恢复过程中数千个功能基因的变化提供了机会。
结果：我们分析了15个土壤的宏基因组，它们分别来自重新造林以来的6到31年时间序列里的矿区土壤以及未开采的对照土壤。种类和功能的变化表明了从富营养型向低营养型的转变，也扩大了顽固性碳源的代谢和植被的影响。涉及转座因子，毒力，防御和应激反应的基因增加表明，随着时间序列的增长，微生物之间的合作和竞争等相互作用更强。在N循环组中，氨和亚硝酸盐氧化菌在恢复过程中显著增加，但在关键的N循环功能基因中几乎没有观察到显著变化。在所有重新造林的土壤中，甲烷氧化菌和甲烷单加氧酶基因的相对丰度较低，这解释了之前的观察结果，即在重新造林31年后，这些地方的甲烷消耗量没有恢复。
结论：这项工作有助于确定将土壤微生物组与生态系统恢复联系起来的可能机制，特别值得关注氮循环和温室气体排放，能够更好地了解土壤微生物在生态系统功能恢复中的重要作用。
关键词：微生物群落；宏基因组；微生物功能基因；森林生态系统恢复
文中主要图片说明
图1 | 基于（a）物种组成和（b）功能基因组成的微生物群落转变的NMDS可视图。（c）相对丰度>3%的主要门符合基于物种组成的坐标，有显著相关性的门标绘于（a）。（d）主要1级分类（相对丰度>1.5%）与功能基因组成的配位相吻合，具有显著相关性的分类标绘于（b）。
图2 | 相对丰度> 0.5%的门或者纲随时间序列的变化（时间序列年龄6、12、22和31：采样时重新造林后的年份；um：附近未开垦的地点作为对照。），热图展示了时间变化，值代表相对丰度的z值。
图3 | 1级功能类别随时间序列年龄的变化。热图显示时间变化。值代表相对丰度的z值。
图4 | 微生物功能群、属和功能基因在N个周期中随时间序列年龄的变化
图5 | 参与温室气体排放的微生物属和功能基因随时间的变化。（a）主要的产甲烷菌和甲烷氧化菌（相对丰度>0.005%）随时间序列的变化。（b）涉及甲烷和一氧化二氮生成有关的主要功能基因（相对丰度>0.0001%）随时间序列的变化。
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