河南农业大学教授主持省优青基金、第一作者在顶刊(IF=11.5)发表研究成果,揭示盐碱地中病毒介导的微生物协同新机制

近日，河南农业大学资源与环境学院“农田生产力绿色调控与功能性肥料”团队在国际土壤科学顶级期刊《Soil Biology & Biochemistry》（五年影响因子11.5）在线发表了题为“Virus-inclusive microbial network relationships align with the stress gradient hypothesis in saline-alkali agroecosystems”的重要研究成果。这项研究首次将病毒纳入盐碱农田微生物互作网络的分析框架，不仅填补了病毒在土壤微生物互作网络与胁迫梯度假说中的研究空白，也从微生物尺度上进一步完善了该假说的理论体系，为识别生态网络中的关键物种提供了新视角，并为盐碱地修复中靶向微生物菌剂的设计奠定了技术基础。

盐碱化作为全球农业生态系统面临的关键环境胁迫之一，在我国尤为突出，尤以松嫩平原为代表的典型盐碱农业区，其土壤盐碱胁迫严重制约作物生长、降低农田生产力，并深刻重塑土壤微生物群落结构与互作模式，进而威胁土壤生态功能的稳定性。尽管病毒是土壤中数量最多、多样性最丰富的生物实体，在调控微生物群落动态、养分循环及能量流动中扮演着不可忽视的角色，但长期以来，相关研究多聚焦于细菌和真菌等传统微生物类群，鲜有将病毒整合进多营养级互作体系的尝试。这种研究盲区不仅限制了对胁迫梯度假说在微生物尺度上的深入理解，也在一定程度上阻碍了盐碱地微生物调控与生态修复技术的突破。

针对这一问题，研究团队综合运用宏基因组学与病毒组学等前沿技术，系统解析了不同盐碱胁迫梯度下玉米等作物根际土壤中病毒、细菌、古菌及真菌的群落多样性、分布格局及其复杂的互作关系，尤其聚焦病毒在微生物网络中的功能角色及其生活史策略随环境胁迫的动态调整。研究发现，在高盐胁迫条件下，古菌与病毒的多样性显著上升，而真菌多样性则在中度胁迫时达到峰值。病毒群落对胁迫强度表现出更高的敏感性，相比之下，古菌与真菌的多样性更多受到植物种类的影响。此外，植物生物量与真菌、细菌多样性呈负相关，却与古菌多样性正相关；土壤pH值和Na⁺含量与病毒多样性正相关，而植物体内Na⁺含量则与其负相关；碱化度（ESP）则显著抑制细菌多样性。

在网络互作层面，随着盐碱胁迫加剧，微生物整体网络中正相关关系的比例明显上升。特别是在高盐碱胁迫下，根际多营养级网络以及跨域（如病毒-细菌、病毒-古菌等）之间的正相关比例在所检测的相关系数范围内均达到最高。值得注意的是，尽管整体正相关增强，域内（如同为病毒或同为真菌）的正相关比例却普遍下降——这一变化主要由病毒互作模式的剧烈调整所驱动；而真菌域内的正相关反而随胁迫增强而上升。与此同时，跨域正相关比例持续增加，揭示出盐碱胁迫正在引发微生物互作网络的系统性重构：域内合作趋于弱化（尤其在病毒群落中），而跨域协同则显著增强。研究还通过比对不同胁迫水平下四大微生物类群（真菌、细菌、古菌和病毒）的群落组成变化，并结合普氏分析，证实了基于病毒预测的细菌与古菌宿主群落，与扩增子测序实际观测到的宿主群落在响应盐碱胁迫方面高度一致，进一步验证了病毒在调控宿主群落动态中的关键作用。

本论文第一作者为河南农业大学资源与环境学院李芳教授，通讯作者为北京大学/内蒙古大学朱彪教授。其他共同作者包括北京大学助理教授吴林蔚、博士生徐长林，河南农业大学王祎教授、李培培教授及本科生郭淑文，以及河南省地质局生态环境中心赵金花。