华中农业大学在土壤生物膜调控体系构建方面取得新进展
近日，华中农业大学农业微生物学国家重点实验室、资源与环境学院土壤生物化学团队在The ISME Journal 在线发表题为“The initial inoculation ratio regulates bacterial coculture interactions and metabolic capacity”的研究论文，研究构建了细菌种间互作类型识别新方法，揭示了生物膜细菌初始比例和碳源类型对细菌群落结构、代谢活性以及种间互作的影响机制，为土壤生物膜调控体系构建提供了新思路。
生物膜（Biofilm）是由胞外聚合物（EPS）包被的微生物聚集体，是活性微生物的主要生命形式。土壤生物膜控制着物质转化与传输，在稳定土壤结构、构建微生物生态、净化土壤污染中发挥着不可替代的作用，决定着土壤的质量与健康。土壤生物膜形成机制与功能发挥研究已成为土壤学、环境科学、微生物学等诸多学科关注的前沿和焦点。课题组前期围绕土壤生物膜与环境效应展开工作，构建了土壤矿物表面生物膜培养方法及复合表征技术，揭示了矿物表面细菌/EPS界面过程及生物膜形成机制，阐明了生物膜固定重金属和阻控病原菌入侵的机理，取得了较为系统的创新性成果。
生物膜内的种间相互作用是决定生物膜结构和功能的重要内在力量，同时对种间相互作用的调控也是当前微生物生态学的研究热点，而合成菌群则是最基础的研究手段。在本研究中，基于合成菌群体系（Escherichia coli K12与Pseudomonas putida KT2440），该团队选取了71种碳源作为底物，研究了菌株接种比例差异（1: 1000 ~ 1000: 1）对菌群组成、种间互作以及代谢活性的影响。研究结果表明，在大部分碳源条件下（59/71），菌株初始接种比例会对合成菌群的最终组成产生显著影响，并且这一影响受到菌株碳源利用偏好的控制，该团队提出了菌株比例与营养因子协同调控菌群结构的新观点。他们将细菌碳源利用效率作为评估因子，构建了细菌种间互作类型识别新方法，发现大肠杆菌K12与恶臭假单胞菌KT2440菌株初始比例为1：1和1000：1时，合成菌群表现为正效应，菌群对碳源的代谢能力较强；菌株初始比例为1：1000时，合成菌群表现为负效应，菌群对碳源的代谢能力较弱。上述研究结果为实现土壤生物靶向调控提供了科学依据。
华中农业大学农业微生物学国家重点实验室、资源与环境学院博士后高春辉和博士生曹慧为论文共同第一作者，蔡鹏教授为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、牛顿基金、以及华中农业大学自主创新基金项目的支持。
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41396-020-00751-7