【专家视角】中山大学/华南农大仇荣亮教授Nat. Commun.|污染环境下DNA病毒群落提升...

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（来源：生态修复网）

11月13日，中山大学/华南农业大学仇荣亮教授和晁元卿教授（共同通讯）在Nature Communications在线发表了题为“DNA viral community enhances microbial carbon fixation capacity via auxiliary metabolic genes in contaminated soils”的研究论文，通过全国尺度金属污染矿区调查结合实验验证，揭示了病毒对污染土壤碳固定的影响机制。

土壤作为陆地最大的碳库（约1500-2400 Pg C），在全球碳循环平衡中具有关键作用。然而全球土壤碳流失仍然备受关注，气候变化、土地利用方式改变及生物多样性丧失等因素均可能加剧土壤碳储量下降。采矿活动引发的土壤污染通过改变地表覆被显著影响碳循环过程，成为土壤碳流失的重要驱动因素。长期污染会导致矿区表层土壤有机碳大量流失，并对微生物群落结构和多样性产生持续负面影响。土壤是陆地最大的有机质储库，而病毒作为土壤碳循环的重要组成部分，其携带的碳相关辅助代谢基因虽被证实可能影响宿主代谢，但病毒与宿主相互作用对土壤固碳过程的具体影响机制，特别是在碳匮乏污染环境中仍需深入验证。

本研究基于中国东部58个金属污染矿区构建分析体系，通过对323组污染土壤样本进行宏基因组解析，鉴定出11类固碳相关辅助代谢基因功能群。通过实验验证核酮糖二磷酸羧化酶（rbcL）、丙酮酸磷酸双激酶（ppdK）和转酮酶（TKT）三个关键基因的酶活性特征，证实其正向调控固碳作用。转录组分析显示接种活性病毒后，宿主固碳基因表达显著上调73%（p<0.05）。稳定同位素标记实验表明13C标记有机碳积累量显著增加10%（p<0.01）。研究结果为量化评估病毒在固碳过程中的生态功能提供了理论与实验依据，深化了对微生物介导碳循环过程机制的理解。总之，本研究揭示了病毒辅助碳固定代谢途径的多样性与宿主特异性，并通过实验验证了土壤病毒编码的三种关键碳固定辅助代谢基因的酶活性。病毒接种能促进污染土壤中有机碳的积累，为病毒影响微生物碳固定的重要生态作用提供了宏转录组证据。通过多组学与大尺度空间数据集结合实验验证，系统性地解析了病毒对污染土壤碳固定的促进作用。这些发现为利用病毒增强土壤碳汇功能、加速退化生境生态修复提供了理论依据。理解极端环境中病毒-宿主-环境的互作机制，将有助于制定更有效的管理措施以解决污染土壤碳流失问题。

(生态修复网)