摘要：水稻土是典型的间歇性淹水生境，也是大气二氧化碳长期固持重要的汇。开放式淹水缺氧环境可以有效减缓有机物的分解，从而形成独特的水稻土固碳生境。水稻土壤中细菌群落长期以来发挥了重要的碳代谢作用；然而，与细菌具备天然侵染关系的噬菌体群落及其编码的固碳类辅助代谢功能基因

题目：Adaptive expression of phage auxiliary metabolic genes in paddy soils and their contribution toward global carbon sequestration

期刊：Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）

发表时间：2024.11.27

第一作者：朱冬，刘舒月

通讯作者：叶茂，朱永官

文章概述

水稻土是典型的间歇性淹水生境，也是大气二氧化碳长期固持重要的汇。开放式淹水缺氧环境可以有效减缓有机物的分解，从而形成独特的水稻土固碳生境。水稻土壤中细菌群落长期以来发挥了重要的碳代谢作用；然而，与细菌具备天然侵染关系的噬菌体群落及其编码的固碳类辅助代谢功能基因(Auxiliary Metabolic Genes, AMGs)的多样性和表达潜力，常常被忽视。

近日，中国科学院城市环境研究所朱永官院士团队与中国科学院南京土壤研究所叶茂老师团队共同开展联合科研攻关，在跨度数千公里的尺度上，采集了中国十多个省份典型水稻土样本，融合运用多组学技术（包括宏基因组、宏病毒组、代谢组）、全球数据集与分子生物学验证实验（重组菌表达实验、噬菌体移植、同位素标记），量化了噬菌体对水稻土碳循环的贡献。研究揭示了噬菌体固碳类AMGs在全球淹水生境中广泛存在；探明了重金属胁迫对水稻土噬菌体遗传变异的定向选择作用；阐释了溶源噬菌体及其AMGs在重金属胁迫下的适应性表达具有协助宿主固碳的潜力。研究成果为减缓气候变化和推进绿色农业持续发展提供科技支撑。

图1 噬菌体碳功能AMGs全球分布和表达潜力

图2 重金属筛选下噬菌体生活周期转变并激发碳功能表达

图3 水稻土中噬菌体和宿主多样性适应模式、噬菌体固碳AMGs在宿主代谢中的调节

该研究成果以题为“Adaptive expression of phage auxiliary metabolic genes in paddy soils and their contribution toward global carbon sequestration”的研究论文发表于《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of Sciences , PNAS）。中国科学院城市环境研究所朱冬博士和中国科学院南京土壤研究所刘舒月硕士生为共同第一作者，中国科学院城市环境研究所朱永官院士和中国科学院南京土壤研究所叶茂博士为共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会优秀会员项目等的支持。

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来源：迈臭品嘿