每1克土壤中可生活约10亿个微生物细胞,来自约10万种微生物类群,这是一个极其丰富的微生物世界。土壤微生物有着重要的生态功能,但其作用机制长期是一个“黑箱”。

  浙江大学环境与资源学院徐建明教授团队的最新研究成果为解码“黑箱”提供了新途径。通俗地说,他们的做法就是把土壤中所有微生物的基因全都提取出来,再构建基因的关联性网络,把联系紧密的归为一群。

  科研人员从我国东部地区的森林里采集了45个土壤样品:从南方的热带雨林,到北方的针叶林。“通过从样品中提取宏基因组进行高通量测序分析,我们绘制出了基因相关性网络。”徐建明说。相关论文已发表在微生物学顶级期刊《国际微生物生态学会会刊》上。

  这张网络,就是一幅认识土壤微生物生态功能关联性的“地图”,地图的绘制原则近似于“人以类聚、物以群分”。网络包含5000多个基因节点,科研人员将其划分为27个基因聚落,与特定功能相关的基因归为一个聚落,而且基因聚落的中心节点都能代表所在聚落的功能。

  有了这张地图,科学家就能按图索骥。以后,研究者遇到一个功能未知的基因,找找它位于地图中哪个聚落,和哪些节点挨得近,就能预测出它的功能。

  徐建明说,这项研究为人们认识土壤提供了一个注释未知的路径,随着基因数据库的不断完善,更多研究者眼前的迷雾会逐渐扫清。借助本研究,科研人员对土壤对碳氮的转化、污染物的降解等机理将有更加深入的了解。