SBB | 入侵蚯蚓改变森林土壤微生物组和氮循环
作者：JeonghwanJang a b c, Xianyi Xiong a, Chang Liu d, Kyungsoo Yoo d, Satoshi Ishii a d
地址：
a BioTechnology Institute, University of Minnesota, 140 Gortner Labs, 1479 Gortner Avenue, St. Paul, MN 55108, USA
b Department of Ecology, Evolution, and Behavior, University of Minnesota, 140 Gortner Labs, 1479 Gortner Avenue, St. Paul, MN 55108, USA
c Division of Biotechnology, Jeonbuk National University, Iksan, Jeonbuk 570-752, South Korea
d Department of Soil, Water, and Climate, University of Minnesota, 438 Borlaug Hall, 1991 Upper Buford Circle, St. Paul, MN 55108, USA
Highlights
（1）蚯蚓入侵程度和土壤深度均影响土壤微生物群落。
（2）蚯蚓的入侵导致了土壤氮循环的改变。
（3）蚯蚓入侵后Nitrososphaera亚硝基球形菌属和Nitrospira硝化螺旋菌属丰度下降。
（4）蚯蚓入侵后硝化基因丰度也降低。
（5）蚯蚓入侵后反硝化和固氮基因丰度增加。
Abstract
以前冰川地区的北方硬木森林一直没有蚯蚓，直到人类活动引入了外来的欧洲蚯蚓。外来蚯蚓的入侵极大地改变了土壤的物理、地球化学和生物学特性，但其对土壤微生物群的影响尚不清楚。本研究表明，入侵的蚯蚓改变了土壤微生物群和生态系统功能，尤其是氮循环。我们在美国明尼苏达州的一个硬木森林中，从一个活跃的蚯蚓入侵时间序列的三个地点收集了不同深度的土壤样本。采用扩增子测序、高通量氮循环基因定量（NiCE芯片）和鸟枪宏基因组技术分析土壤微生物群落结构和功能潜力。蚯蚓入侵程度和土壤深度均影响微生物组结构和功能基因丰度。在最近入侵和最小入侵的土壤中，亚硝基球形菌和硝化螺旋菌以及与硝化作用相关的基因比在严重入侵的土壤中更丰富。而反硝化和固氮相关基因在不同深度入侵程度较重的土壤中均较入侵程度较轻的土壤丰富。由于反硝化作用会导致生态系统氮的损失，我们的结果表明，蚯蚓的入侵可能会影响整个森林的氮循环。
Nitrogen cycling in the forest soil influenced by earthworm invasion. Red and blue arrows indicate the genes that increased and decreased their relative abundances by earthworm invasion, respectively, based on Spearman's correlation analysis of the shotgun metagenomics reads (p < 0.05). Black solid arrows indicate the genes that did not change their abundance by earthworm invasion. Black dashed arrows indicate the genes that were not detected. (For interpretation of the references to colour in this figure legend, the reader is referred to the Web version of this article.)
