报道链接：https://mp.weixin.qq.com/s/7Tp1WX8DEN_2QWAch3Z4QQ

原文链接：https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-021-01150-6

研究背景

土壤动物是土壤生态系统的重要组成部分，参与凋落物的分解、能量的转移和土壤微结构的形成（Microbiome｜朱永官院士团队最新研究：营养水平驱动土壤无脊椎动物的宿主微生物组变化！）。最近的研究发现，土壤无脊椎动物的肠道微生物群对微生物研究很重要，并且与赋予抗生素抗性的基因的富集和传播、病原体的定植和转移以及土壤元素循环的潜力有关，从而扩大宿主的生态和进化潜力。土壤污染是全球农业粮食安全最严重的隐患之一。土壤无脊椎动物群作为最早暴露于土壤污染物的生物体，经常被用作毒理学实验中的指示物种。土壤污染物的残留环境浓度通常较低，在短期内很少对土壤无脊椎动物的生理产生重大影响。土壤无脊椎动物肠道内的微生物群比它们的宿主甚至土壤微生物群具有更敏感的特征。识别核心微生物群的过程不可避免地受到不同因素的影响。因此，可以稳定存在于物种肠道内的核心微生物群有可能成为一般研究的指示生物。

土霉素 (Oxytetracycline，OTC) 是畜牧业中最常用的抗生素，多项研究表明，OTC 是施用过粪便的土壤中常见的残留抗生素。嗜球果伞素类杀菌剂嘧菌酯 (strobilurin fungicide azoxystrobin，AZ) 是销量最高的杀菌剂。抗生素OTC和杀菌剂AZ都是广谱抗菌剂，是最具代表性的土壤抗菌剂。

研究进展

2021年9月30日，权威学术期刊Microbiome发表浙江工业大学环境学院环境生态安全研究团队相关研究论文，团队负责人钱海丰为通讯作者，张琦为该文章第一作者，文章题名：Gammaproteobacteria, a core taxon in the guts of soil fauna, are potential responders to environmental concentrations of soil pollutants。

作者使用AZ和OTC作为典型处理方法来研究土壤无脊椎动物Folsomia candida (Colembola)肠道微生物群的变化，并使用真核转录组测序分析功能基因，从而确定肠道微生物群与宿主生理功能之间的相互作用。通过核心指数 (core index，CI) 表征了土壤无脊椎动物肠道中的核心、短暂和稀有细菌分类群，开发了土壤生态微区全球微生物多样性的新理论。结果发现，Gammaproteobacteria 可以对暴露于环境浓度的土壤污染物不加选择地做出反应，并且与宿主的生理和功能密切相关。同时，基于元数据的机器学习模型计算出 Gammaproteobacteria 是肠道中具有最高定植潜力的核心细菌，并进一步确定它们是对土壤污染环境浓度响应的最佳指示类群。因此，研究结果确定 Gammaproteobacteria 是土壤无脊椎动物肠道中对土壤污染物环境浓度做出反应的指示类群，从而为后续土壤生态风险评估提供了有效的理论基础。

主要结果

图1. 嘧菌酯 (AZ)、土霉素 (OTC) 及其组合 (AO) 对念珠菌生理和生物化学的影响

图2. 嘧菌酯 (AZ)、土霉素 (OTC) 及其组合 (AO) 对念珠菌肠道微生物群的影响

图3. 念珠菌转录组、肠道微生物组和肠道 Gammaproteobacteria 之间的相关性

图4. 使用机器学习方法筛选对污染物胁迫有反应的肠道微生物群

图5. 土壤污染物对土壤无脊椎动物肠道微生物网络稳定性的影响