土壤代谢组不可不知的土壤分子生态学研究手段.docx

土壤代谢组 | 不可不知的土壤分子生态学研究手段土壤是自然界最复杂的生态系统之一，是多介质相互作用的复杂环境，具有过程多样性和各向分异性特征。采用非靶向代谢组学方法对土壤中的小分子代谢谱进行分析，具有高通量、高灵敏度的特点，同时也可结合土壤微生物组高通量测序等多组学手段，有助于研究从微生物群落结构和功能到代谢途径的变化。土壤代谢物来源soil metabolomics（1）土壤微生物对于环境中物质如有机质的代谢分解（2）土壤中的植物根系分泌物（3）土壤微生物本身的内源性代谢物（4）外来污染物土壤代谢组应用领域soilomics土壤代谢组研发实测数据soil metabolomics 实验流程： 鉴定数目：380+ 检测结果中代谢物分类归属信息：图1 实测土壤代谢组检测结果1图2 实测土壤代谢组检测结果2（注：不同类型土壤的检测结果差异较大） 代谢物实测结果示例：土壤多组学经典研究案例soil metabolomicsNew insights into the responses of soil microorganisms to polycyclic aromatic hydrocarbon stress by combining enzyme activity and sequencing analysis with metabolomicsEnvironmental Pollution IF= 6.792背景：多环芳烃 (PAHs) 是土壤中普遍存在的污染物，主要是由化石燃料或其他有机物质的不完全燃烧排放产生的，多环芳烃污染会扰乱土壤生态环境，对土壤生物和人类造成严重的致癌、致畸和致突变风险，从而极大地限制了土壤利用。微生物是评价土壤健康的重要指标。作者通过比较高浓度PAHs污染后的土壤中的微生物的种类和丰富、土壤代谢物的区别，去探究土壤质量和污染物之间的联系。 主要实验方法：非靶向代谢组学 & 16S高通量测序主要结论：(1) 多环芳烃胁迫处理组ST和对照组CK土壤中微生物相比，根状杆菌显著富集，而鞘氨醇杆菌、分枝杆菌、马西莱氏菌、芽孢杆菌和假杆菌等显著减少，革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌更容易受到多环芳烃胁迫。(2) 多环芳烃胁迫极大地抑制了脂质代谢，影响了碳水化合物代谢、氨基酸代谢和次级代谢物合成。(3) 构建差异微生物和差异代谢物的相关性网络，结果发现，变形菌门和拟杆菌门、嗜热菌门、变形杆菌门等和甾醇、黄烷酮、麦角甾醇、3-羟基丁酸等代谢物表现出强相关性，提示这些微生物可能是对多环芳烃胁迫的不同反应的关键驱动因素。原文链接：(3)