基于宏基因组学探究碳氮联合激发Arthrobacter参与关键碳代谢促进植物生长的研究

来源：中国土壤与肥料杂志2025年第1期北京时间：

作者：刘超，秦仕华，闫茹，李仕蓉，许巧玲，乔志伟

单位：(1.安顺学院资源与环境工程学院，贵州 安顺 561000;2.安顺学院农学院，贵州 安顺 561000;3.贵州省高校乡村振兴研究中心，贵州 安顺 561000)

摘要：土壤碳、氮养分对植物生长具有重要作用。为探究碳、氮对作物生长的影响机制，在黔中黄壤区通过田间盆栽试验，设置空白(CK)、葡萄糖(G)、尿素(U)、葡萄糖+尿素(GU)4个处理，分析外加碳、氮对作物生长、土壤微生物群落和代谢的影响。GU处理油菜鲜重、干重、茎粗等指标均显著高于其他处理(P<0.05)，油菜株高也以GU处理为最高。G、U、GU处理土壤pH含量均低于CK处理，土壤全氮、碱解氮和有机质含量均高于CK处理。GU处理中土壤微生物的主要标志物种为节杆菌属(Arthrobacter)，表明Arthrobacter在GU处理中可能发挥潜在的重要作用。KEGG Pathway levels 2各类代谢中，氮代谢和碳水化合物代谢占主导，其中，在氮循环代谢路径中，G处理固氮代谢途径占据主导，U处理硝化作用代谢途径占主导；在碳循环代谢路径中，GU处理碳水化合物代谢与其他3个处理有显著差异的途径有18条，CK、G、U分别有6、11、3条；GU处理18条显著差异代谢途径中，代谢基因主要来自Arothrobacter的有葡萄糖激酶glk(K00845)、核糖-5磷酸异构酶B rpiB(K01808)、1，6二磷酸果糖激酶glpX(K02446)、6磷酸-3己糖异构酶hxlB(K08094)、磷酸果糖激酶pfk和pfp(K21071)。结构方程模型表明，碳循环代谢基因对油菜生长和产量产生直接和显著的影响(P<0.001)。以上研究结果为从微生物角度探究碳、氮对作物生长的影响提供了研究基础，也为作物增产研究提供了理论支撑。

关键词：外加碳氮;Arthrobacter;氮循环;碳循环;结构方程模型

基金资助：基金项目:贵州省科技计划(黔科合基础ZK〔2023〕一般024)；贵州省教育厅高等学校科学研究项目青年项目(黔教技〔2022〕327，黔教技〔2022〕331)。