土壤退化是一个全球性的严重问题，长期连作和滥用化肥会导致土壤质量下降。全球范围内，每年约有40%的农业土壤发生严重退化，24%的土壤仍在持续恶化。在中国，农业化肥的滥用导致土壤退化，造成土壤养分失衡、土壤酸化、污染物积累和生物多样性下降等现象。然而，关于土壤微生物群落对土壤退化及生态系统功能的反馈机制仍知之甚少。本文通过基因芯片与16S/18S rDNA多样性测序相结合的方法，研究了退化土壤中微生物类群和功能基因的转变。

研究思路：选取5个正常土壤（烟草生长良好，无病原菌感染）和5个退化土壤（发生酸化、烟草生长不良，被R. solanacearum感染）。土壤深度为0-20cm，分别取自20个样点混合后分成2份，1份用于DNA抽提，1份用于理化指标测定。烟草生长120天后，测定株高、茎粗、R. solanacearum感染率及发病程度。

研究结果：1. 土壤理化指标测定发现，退化土壤中的磷含量、pH、尿素酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性显著降低（P<0.05）。2. R. solanacearum感染率和植物生长情况表明，生长于退化土壤的烟草有85.48%发生感染，而正常土壤的烟草未被感染且生长良好。3. 通过16S/18S rDNA多样性测序发现，退化土壤的微生物群落组成、结构和功能发生变化，有益微生物减少，致病性微生物增加。4. 基因芯片（GeoChip 5.0）分析表明，退化土壤中涉及毒力、应激反应、硫循环、植物细胞壁降解的潜在功能基因显著增多，可能与土壤酸化、植物病害有关。5. CCA分析发现，正常土壤和退化土壤的微生物结构存在差异，AK、OM、pH和尿素酶活性是主要影响因素。

研究结论：本研究发现退化土壤微生物群落组成和结构发生改变，同时土壤pH值和酶活性降低。此外，为应对土壤酸化及其他不利环境因素，退化土壤的应激反应、毒力、硫代谢相关基因显著增多，不利于有益微生物的生存。这些结果为我们更好地了解土壤微生物群落对土壤退化及生态系统功能的反馈机制提供了新的方向。

原文出处：Zhang H, Wang R, Chen S, et al. Microbial taxa and functional genes shift in degraded soil with bacterial wilt. Scientific Reports, 2017, 7.