推荐：江舜尧
编译：郭修诚
编辑：小菌菌
英国牛津郡生态与水文中心Jeremy Puissant研究员等人于2019年9月16日在土壤学期刊Soil Biology and Biochemistry在线发表题目为《The pH optimum of soil exoenzymes adapt to longterm changes in soil pH》的文章，该研究揭示了土壤胞外酶的最适pH值在不断适应土壤pH值的长期变化，其变化方向取决于土壤pH值的变化，这一新发现对模拟不同环境条件下不同微生物酶促过程的效率有很大的意义。
研究背景：土壤微生物分泌的土壤胞外酶分解有机质，对调节C，N和P循环至关重要。众所周知，土壤pH值会影响酶的活性，也是微生物群落组成的一个主要驱动力；但对于土壤pH值的变化如何影响酶的活性，以及微生物群落如何介导酶的活性，人们目前知之甚少。方法：为了评估长期酶对土壤pH的适应性，我们在RothamstedPark Grass两个pH值长年保持在5或7，且具有管理历史的土壤上进行了缓冲pH值的酶分析。结果：在两种土壤中，参与C、N、P循环的一系列胞外酶的最适pH值存在差异，其变化方向是朝向源土壤pH值方向，这表明土壤微生物群落产生了适应pH值的同工酶。通过扩增子测序确定的土壤细菌和真菌群落在pH 5和pH 7的土壤之间明显不同，这可能解释了酶促反应的差异。此外，从基因组中提取的β-葡萄糖苷酶基因序列显示，在pH 5土壤中，酸杆菌生产者的丰度增加，而在pH 7土壤中，放线杆菌的丰度增加。结论：我们的发现表明，土壤胞外酶的最适pH值在适应土壤pH值的长期变化，其方向取决于土壤pH值的变化。并且我们提供了进一步的证据，表明功能性微生物群落的变化可能是这一现象的基础，尽管现在仍需开展新的研究来直接将酶活性的变化与微生物群落联系起来。更广泛地说，我们的新发现对模拟不同环境条件下不同微生物酶促过程的效率有很大的意义。
文中重要图片说明：
图1 | pH5或pH 7的草原土壤细菌群落（A）和真菌群落（B）的主成分分析（PCA）。橙色和蓝色分别对应于pH 5和pH 7的土壤，椭圆表示95％的置信度区间。
图2 | 堆积条形图显示了长期保持pH 5或pH 7的草地土壤中细菌（A）和真菌群落（B）（>0.5%）在门水平上的平均相对丰度
图3 | pH值为5或7的草地土壤中的乙酰酯酶（A），β-葡萄糖苷酶（B），亮氨酸氨肽酶（C），磷酸单酯酶（D）的最适pH值。活性表示为在整个测定pH范围（从pH2.5至pH 10）过程中测得的占总活性的百分比。橙色和蓝色线分别对应于pH 5和pH 7土壤。阴影区域表示趋势线周围的95％置信区间。
图4 | 来自pH值为5或7的草地土壤中基于MG-RAST注释的基因组（SEED子系统）的不同微生物门的β-葡萄糖苷酶基因的平均丰度。
图5 | 从基因组组装的β-葡萄糖苷酶序列的详细分类与pH关联表明，酸性细菌β-葡萄糖苷酶主要与酸性较高的土壤相关。内树和标签描绘了从pH 5和pH 7的土壤（n = 4）收集的基因组构建的β-葡萄糖苷酶基因组件的分类（从门到属）。外环显示每个组装基因的推定pH关联，将来自8个土壤元基因组中每个基因组的读图列表制成表格，并使用基于两种土壤相对丰度的多项式模型进行统计分类
表1 | 土壤pH田间处理（土壤pH 5与pH 7）对土壤性质的影响
表2 | 土壤pH值、土壤处理和这两种因素交互作用对不同pH值下相对酶活性的影响
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