美国能源部太平洋西北国家实验室和堪萨斯州立大学的研究人员发现，土壤干燥显着影响了土壤微生物群落的结构和功能。

预计地球变暖将导致美国中部高肥沃和高产草原的干旱程度和强度增加。这些土壤储存了大量的碳。由于干旱导致的土壤水分减少对土壤碳循环和土壤微生物组进行的其他关键生物地球化学循环的影响很大。美国能源部太平洋西北国家实验室和堪萨斯州立大学的研究人员发现，土壤干燥显着影响了土壤微生物群落的结构和功能。这包括特定代谢途径表达的变化，例如那些导致在细胞内积聚以在干旱期间保持微生物存活的化合物的产生。

这项研究表明，多组学方法的应用破译了土壤微生物群落对环境变化的元素反应的细节。该方法也应适用于其他复杂微生物系统的研究。该研究通过揭示指导遗传密码解释为功能蛋白质，代谢途径以及微生物群落系统生物学基础的代谢/调节网络的基本原理来支持基因组科学任务。提高这些系统的基础知识将有助于了解生物系统在环境中的作用以及环境变化如何影响土壤微生物群落。

变暖的温度正在引起美国中部草原的降水模式的变化，对土壤微生物群落即metaphenome的集体生理反应具有很大的未知后果。在这项研究中，研究人员使用非目标组学方法来确定土壤微生物群落对土壤水分的变态反应，并定义响应的特定代谢特征。具体而言，他们旨在开发未来系统生态学研究所必需的技术方法和代谢作图框架。

研究小组从堪萨斯州一个野外站的三个地点采集土壤，在干燥或潮湿条件下将样品培养15天，并将它们与田间湿润对照进行比较。该团队通过16S rRNA扩增子测序，metatranscriptomics和代谢组学确定了微生物组对润湿或干燥的反应。研究人员随后评估了分类群，基因表达和代谢物的变化。土壤干燥导致土壤微生物组的组成和功能发生显着变化，例如代谢途径的变化导致糖和其他渗透保护剂化合物的生产。相比之下，润湿后几乎没有变化。该团队使用组合的代谢和元转录组学数据生成代谢物反应网络，以确定对土壤水分转变的元素组反应，例如在干燥条件下产生海藻糖。研究人员利用这种方法表明，尽管土壤栖息地的复杂性很高，但有可能深入了解环境变化对土壤微生物组及其生理和功能的影响，从而为未来的有针对性研究奠定基础。