【LorMe视角】土壤原生动物研究方法及作用研究进展

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《土壤学报》2021年第一期将刊登LorMe实验室发表的题为《土壤原生动物--研究方法及其在土传病害防控中的作用》的综述。该综述归纳了土壤原生动物的生态功能，指出其在防控土传病害中的潜力，总结了目前的一些研究方法与技术，以期引起更多研究者对土壤原生动物的关注与研究。

内容概要

由土壤病原细菌、真菌或线虫等病原物引起的作物土传病害，是全球作物生产的主要限制因子之一。我国土传病害频繁爆发，每年对我国近 5 亿亩次经济作物生产造成的损失达数百亿元。近年来，生态友好的生物防治土传病害方法广为研究与应用，但研究对象多集中在有益细菌和真菌，对土壤食物网中的捕食者—原生动物在防控土传病害的研究则鲜有报道。

原生生物（Protist）是除植物、真菌和动物外的真核生物。按照其在食物网中的生态系统功能，原生生物被分为自养型（Autotrophic）、腐生型（Saprobiotic）、共生型（Symbiotic）和吞噬型（Phagocytic）四大类，吞噬型原生生物，即原生动物（Protozoa），是土壤食物网中的消费者，它们不仅可以捕食细菌，也可以捕食真菌，甚至能捕食线虫。

图1  土壤原生动物在原生生物中的分类地位与生态功能

基于原生动物与细菌互作的一些特性，其防控土传病害的机制可能有以下几种：（1）原生动物直接抑制土壤病原菌：原生动物可以直接捕食根际土壤中的病原细菌或真菌，降低其数量，进而抑制土传病害发生和发展；（2）原生动物间接抑制土壤病原菌：原生动物的捕食具有一定的选择性，并且可刺激某些细菌产生更多的拮抗物质，而其中一些拮抗物质对病原菌具有抑制作用，进而减少病害的发生；（3）原生动物改变土著微生物群落结构和功能：原生动物捕食具有一定选择性，而由原生动物捕食胁迫筛选出来的竞争能力强的细菌还可能有效抵御其他病原菌入侵。

图2  土壤原生动物参与土传病害防控的可能机制

机遇与挑战

由于方法学上的局限性，相对于细菌和真菌，土壤原生动物受到的关注较少。传统方法研究土壤原生动物，主要依赖于分离培养与形态学观察，但随着第二代高通量测序技术的迅猛发展，通过进化保守基因 18S rRNA，以及随着分类学信息的完善，无偏见精确定量的 PCR-free 宏基因组测序将会是下一个全面解析土壤食物链中原生动物群落和功能的技术手段。此外，培养组学、利用BIOLOG微平板和磷脂脂肪酸法等生物化学手段来定量描述土壤原生动物的多样性和群落结构组成，以及利用流式细胞仪对原生动物进行计数，虽仍需进一步研究，但都为研究土壤原生动物提供了前所未有的机遇。

尽管原生动物在土传病害的防控中发挥着重要作用，但相对于其他土壤微生物，其相关研究仍处于起步阶段，尚需大量深入的研究。对于土壤生物学研究工作者，今后原生动物与土传病害的研究可从以下几个方面开展：（1）揭示土壤原生动物群落多样性、结构及其与土传病害发生之间的关系；（2）建立与作物健康相关的关键原生动物鉴定、分离和培养技术；（3）探明土壤原生动物与其他土壤生物互作对作物健康的影响；（4）加强原生动物资源收集和应用技术研发。希望相关部门可以制定相应政策并给予一定资金支持，使更多科技工作者深入探究原生动物功能开发，让土壤原生动物在土传病害防控和可持续农业发展中发挥其更多的作用。

全文链接：

http://pedologica.issas.ac.cn/html/trxb/2021/1/trxb202002010039.htm