340万美元奖励用于研究真菌细菌对气候变化的相互作用

为了研究真菌-细菌相互作用对土壤中碳和氮等营养物质的影响，能源部向夏威夷大学马诺阿分校热带植物系领导的跨学科团队提供了为期三年 340 万美元的赠款。土壤科学副教授Nhu Nguyen。

一茶匙土壤含有来自数千种细菌的数十亿细菌，与数公里长的真菌菌丝相互作用(菌丝是构成真菌体的长丝状分支)，它们释放消化酶以从食物来源中吸收营养. 这些微生物是驱动地球上碳和氮等重要元素循环的机器。研究人员不太清楚这些微生物相互作用在不同土壤中的表现。

夏威夷的土壤种类繁多，占地球上 80% 以上的土壤类型，使其成为研究这些土壤微生物组主要成员的完美环境。

“由于我们的岛屿拓扑结构和小陆地，我们可以控制可能影响土壤微生物组的环境因素，包括气候和寄主植物，”Nguyen 说。“夏威夷土壤的多样性起着核心作用。换句话说，这项工作只能在夏威夷完成，而且因为我们的每一种土壤都代表了在更大的大陆陆地上发现的土壤，所以我们的发现可以应用于世界各地的其他土壤。”

Nguyen 和UH Mānoa 土壤科学家Jonathan Deenik和Tai Maaz 与加州大学伯克利分校的 Maggie Yuan、俄克拉荷马大学的 Jizhong Zhou 和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的 Jennifer Pett-Ridge 合作。该团队希望找出真菌-细菌相互作用是否可以改变碳和氮分子是否被隔离在地下，或者它们是否被释放到大气中，从而导致气候变化。

“土壤中的碳含量比所有地上生物量和大气的总和还要多，土壤微生物循环利用维持大部分陆地生命的可用氮，”Nguyen 说。“这些分子是否导致气候变化可能与生活在那里的数百万种真菌和细菌之间的相互作用有关。”

Nguyen 补充说：“我很高兴能与一个出色的团队合作，研究土壤微生物组成员之间的相互作用如何决定使地球变暖的分子的命运。” “当这些分子流经土壤中的微生物时，它们可以被植物捕获，从而有助于为可持续农业提供途径——一个既提供食物又防止碳和有害氮分子离开土壤的系统。”

它背后的科学

Nguyen 解释说，由于土壤的极其复杂的性质，研究人员将利用他们在过去十年中开发的工具，使用稳定同位素来追踪碳和氮分子从大气、植物、微生物细胞并最终转移到土壤矿物表面，在那里它们可以被稳定或释放回大气中。

该项目的优势在于将稳定同位素与多组学工具相结合(宏基因组学——研究直接从环境样本中回收的遗传物质，宏转录组学——研究自然环境中微生物基因表达的科学，以及代谢组学——大规模研究小分子)并将所有这些数据流汇集到一个微生物信息生态系统模型中。

这种从分子到有机体再到生态系统的系统生物学方法对于了解土壤中发生的过程的复杂性并将其转化为有意义的结果(例如缓解气候变化和支持可持续农业)至关重要。

这项工作将有助于UH正在进行的一项研究自然和人类相关环境微生物组的计划。