CellHostMicrobe | 沈其荣院士团队揭示土壤原生动物捕食驱动细菌代谢从竞争向合作转变

2026年1月29日，Cell Press旗下期刊《Cell Host & Microbe》在线发表了南京农业大学沈其荣院士团队的研究论文“Predation by soil protists shifts bacterial metabolism from competitive to cooperative interactions”。该研究聚焦土壤微食物网中原生动物对细菌代谢互作的调控作用，研究系统揭示了原生动物的捕食压力可促使细菌群落的代谢互作模式由资源竞争转向代谢合作，为理解土壤微生物功能形成及微食物网调控提供了新的见解。

原生动物是土壤细菌的主要捕食者，也是影响土壤微生物群落组成与功能的重要生物因子。然而，原生动物捕食对细菌群落内成员的影响，究竟是强化细菌之间的资源竞争，还是促进交叉互养实现代谢互补，长期以来缺乏跨尺度、可量化且可验证的系统性论证。本研究构建了一套系统性的定量研究框架，整合全球尺度土壤调查、细菌群落代谢模拟、微生物群落功能预测以及可控实验验证。基于对全球 757 份土壤样本的综合分析发现：原生动物捕食压力与细菌群落代谢互作由竞争主导向合作主导的转变呈现高度一致的关联性。该规律在独立的外部土壤数据集及根际宏基因组数据中得到重复验证，表明这一生态模式具有广泛的普遍性。

在机制层面，宏基因组分析显示原生动物对细菌群落产生了明显的“性状过滤”效应：原生动物更倾向削弱低 GC 含量、以糖类底物为主的细菌类群，而富集高 GC 含量、偏好利用有机酸和氨基酸的细菌，从而增强群落内部的代谢互补与交叉供养，尤其强化了以有机酸代谢为核心的物质交换与功能耦合。这一机制在原生动物—细菌合成菌群（SynCom）共培养实验中得到了直接验证，宏转录组分析表明：原生动物捕食还能显著上调多种与植物促生相关的微生物功能。基于上述发现，研究团队通过土壤微宇宙和温室盆栽试验进一步证实，原生动物的引入能够增强细菌交叉供养水平，并显著促进番茄植株生长。

综上所述，本研究表明原生动物不仅是“细菌消费者”，更可能是调控细菌群落代谢方式与生态功能的关键“工程师”。研究提出的定量分析框架为评估原生动物驱动的细菌合作及其生态功能提供了可复制的研究路径，并为未来从跨界（cross-kingdom）视角解析根际微生物组与植物健康的调控机制提供了坚实的理论与方法学基础。

土壤原生动物捕食调控细菌代谢互作模式及其生态功能的概念总结图

南京农业大学资源与环境科学学院已毕业博士刘宸（现任湖南农业大学资源学院讲师）、博士研究生孙硕和任翔宇为论文的共同第一作者，熊武教授和韦中教授为论文的通讯作者，沈其荣院士、徐阳春教授、王世梅教授、江高飞教授、Alexandre Jousset教授、以及荷兰瓦格宁根大学Stefan Geisen助理教授共同参与并指导了该研究工作。同时，感谢李荣教授与徐志辉教授在本研究过程中提供的帮助与讨论。

全文链接：

https://doi.org/10.1016/j.chom.2026.01.006

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