探索我们脚下的生态系统

土壤是我们生命中的无名英雄。它为农作物提供营养，为我们提供食物，为雨水排入含水层，是各种生物的栖息地。在微观层面上，土壤与生命一起茁壮成长，庇护着微生物，如与植物合作的真菌和细菌。尽管它是我们生活中如此重要的一部分，但我们对地球表面下究竟存在着什么知之甚少。

在太平洋西北国家实验室(PNNL)的一项新研究中，科学家们使用生物信息学和深度测序来识别土壤病毒，并更好地了解它们在地球上的作用。这些病毒大多感染细菌，因此被认为在维持微生物种群方面起着重要作用。

“病毒在自然界中大量存在，”生物学首席科学家、PNNL实验室研究员珍妮特·詹森(Janet Jansson)说。“因为每个土壤样本中都有如此多的病毒，识别不同的病毒成为一个挑战。”

为了迎接这一挑战，Jansson与PNNL生物科学部的计算科学家吴若南和地球科学家兼微生物组科学团队负责人Kirsten Hofmockel合作。

与华盛顿州立大学的合作者一起;俄勒冈健康科学大学;爱荷华州立大学;EMSL，环境分子科学实验室，能源部科学办公室在PNNL的用户设施;PNNL的科学家们从华盛顿、爱荷华州和堪萨斯州的草地上收集了土壤样本，并开始深入研究土壤成分。他们利用联合基因组研究所的大规模DNA测序能力，国家能源研究科学计算中心的计算能力，以及EMSL的多组学专业知识来挖掘以前未知的土壤病毒。他们的研究结果发表在《mBio》和《通信生物学》杂志上。

不同的病毒适合不同的气候

科学家们选择了华盛顿、爱荷华州和堪萨斯州作为土壤样本，因为每个地方的降雨量不同。与爱荷华州相比，华盛顿东部要干燥得多，而堪萨斯州在土壤湿度方面处于两者之间的十字路口。

Wu说:“我们选择从土壤湿度不同的地方采集样本，看看这是否会对那里的病毒类型和数量产生影响。”“潮湿的土壤含有更多的细菌，许多土壤病毒会感染细菌。”

科学家们注意到，某些病毒在干燥土壤中比在潮湿土壤中更丰富。

“在干燥的气候条件下，土壤中的微生物往往更少，但更多样化，”吴说。“细菌宿主的相对稀缺意味着，让宿主存活最符合病毒的利益。”

研究人员还发现，在干燥的土壤中，病毒更有可能含有特殊的基因，它们可能会将这些基因转移给它们的细菌宿主。

“这些基因可能会赋予它们的细菌宿主‘超能力’”杨松说。“这些病毒基因可以传递给它们的细菌宿主，帮助它们在干燥的土壤中生存。”

虽然还需要更多的研究来更好地了解这些特殊病毒基因的作用，但它们对生活在土壤中的细菌有用的可能性是令人兴奋的。这些基因可以通过提高细菌循环碳的能力，从而提高土壤健康，从而对细菌有用。

引用:吴锐，MR Davison, Nelson WC，等。DNA病毒多样性、丰度和功能潜力在不同历史湿度条件下的草地土壤中有所不同。mBio．2021年11月2日在线发布。doi:10.1128 / mBio.02595-21

吴锐，MR Davison，高勇，等。水分调节土壤中活性DNA和RNA病毒的蓄水池。Commun杂志．2021; 4(1): 1 - 11。doi:10.1038 / s42003 - 021 - 02514 - 2

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