草地土壤微生物(grassland soil microorganisms)在维持生态系统健康与稳定性方面发挥着关键作用。然而，目前针对草地细菌新种的多样性、地理分布、资源挖掘技术以及功能潜力所开展的系统性研究仍较为匮乏。本研究检索了2004-2025年间全球19个国家草地生态系统的74篇新种文献，涉及104株细菌新种，并开展荟萃(meta)分析。结合全基因组信息对其功能进行预测，同时与草地土壤细菌背景群落进行对比。研究结果发现，草地土壤细菌新种以放线菌门和假单胞菌门为核心优势类群，其发现频率与土壤背景微生物丰度高度契合。在地理分布上呈现出纬度地带性特征，高纬度区域富集休眠体类群，以适应极端环境。对功能潜力的解析表明，这些新种不仅实现了对“微生物暗物质”的生理实证，在驱动关键生态功能方面更展现出不可替代的优势。例如，土壤河小杆菌(Amnibacterium soli)等通过高效水解酶系驱动碳氮循环；灰白色草地土杆状菌(Chthonobacter albigriseus)介导甲烷氧化，有助于缓解温室效应；草地新草小螺菌(Noviherbaspirillum agri)等具备固氮促生或盐碱适应能力；子午岭链霉菌(Streptomyces ziwulingensis)可构建生化防御体系。这些研究结果证实了草地核心微生物具有重要的资源价值。未来将整合多学科和多技术手段，解析叶际‑根际新种功能与演化，实现序列到功能的突破，为草原生产力提升与生态稳态维持提供微生物学理论支撑。

红树林生态系统位于陆海交汇带，是重要的蓝碳汇，凭借其高效的碳汇能力，在全球碳循环和气候调节中发挥着关键作用。微生物是红树林沉积物中碳储存的核心驱动因素，可通过多种途径实现固碳。本文系统综述了目前红树林沉积物中已发现的微生物固碳途径及其储碳机制，重点关注卡尔文循环、还原型三羧酸循环和还原性乙酰辅酶A途径这3种主要固碳途径及其储碳机制。进一步地，本文阐述了植被类型、沉积物理化性质、营养输入等关键环境因子对微生物碳固定和碳储存的影响。最后，展望了红树林沉积物微生物固碳和储碳的研究前景，包括多元素循环与耦合储碳、微生物组工程以及微生物-植物互作与协同增汇。本文为提高红树林生态系统的蓝碳能力提出了潜在的新策略。

目的 滨海湿地是重要的氧化亚氮排放源，反硝化功能基因nirS和nirK的分布直接影响其排放潜力。植被类型可通过改变土壤理化环境和碳氮有效性显著调控反硝化功能基因丰度，但其作用机制尚待明确。 方法 以闽江口的红树林、互花米草、短叶茳芏、芦苇4种典型植被湿地及裸露光滩为研究对象，按0-10、10-20、20-30 cm分层采集土壤样品，采用荧光定量PCR技术测定nirS和nirK基因丰度，利用随机森林模型和相关性分析解析nirS和nirK基因的主要驱动因子。 结果 4种植被覆盖区土壤nirS和nirK基因丰度均显著高于裸露光滩，其中芦苇表层土壤nirS和nirK基因丰度最高；随着土层加深，nirS和nirK丰度显著下降，呈现出明显的“表聚效应”。各土壤中nirS/nirK比值均大于5，表明nirS型反硝化菌占优势。红树林表层土壤nirS/nirK比值最高，可能是由于其可溶性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)含量较低对nirK型菌形成限制。随机森林分析显示，土壤电导率是nirS和nirK丰度的最主要驱动因子，而速效磷主导nirS/nirK比值变化。高盐环境有助于富集nirS和nirK基因，而高速效磷含量有利于提高nirS/nirK比值。 结论 植被类型与土层深度通过调控土壤盐分、DOC、养分含量等理化条件共同塑造了闽江口湿地亚硝酸盐还原基因的分布格局，为湿地氮循环管理和调控提供科学依据。

目的 解析退化红树林沉积物中微生物群落结构与功能的演变规律，探讨其与环境因子及退化红树林之间的潜在联系。 方法 以广西北海滨海国家湿地公园的退化红树林为研究对象，采集健康组(ZC)、过渡组(BY)和死亡组(SW)的沉积物样品，综合测定其理化因子，包括总氮(total nitrogen, TN)、总磷(total phosphorus, TP)、总有机碳(total organic carbon, TOC)、油类(oils)及多种重金属含量。利用16S rRNA基因和ITS区域扩增子的高通量测序技术，结合多样性指数、韦恩图、LEfSe与Z_i-P_i分析以及FAPROTAX/FUNGuild功能预测等方法，系统比较细菌与真菌群落的组成、功能差异及其影响因素。 结果 细菌群落的丰富度及多样性表现为SW>ZC≈BY，优势菌门为假单胞菌门(Pseudomonadota)和绿屈挠菌门(Chloroflexi)；真菌群落则呈现相反趋势(SW<ZC≈BY)，优势菌门为子囊菌门(Ascomycota)。LEfSe分析显示，ZC细菌类群以放线菌门(Actinomycetota)和多种脱硫菌为特征，BY富集芽单胞菌门(Gemmatimonadota)，而SW则主要有芽孢杆菌门(Bacillota)、弯曲菌门(Campylobacterota)和螺旋体门(Spirochaetota)等关键类群。Z_i-P_i分析识别出BY关键真菌以子囊菌门为主，SW则同时包含子囊菌门和担子菌门(Basidiomycota)。功能预测显示，细菌群落的功能以化能异养为主，其主要代谢途径为发酵；真菌群落则主要为腐生营养型，且表现出较高的致病潜力。相关性分析进一步表明，TN、TP、oils及As、Cu等重金属显著影响微生物群落结构。 结论 本研究从微生物群落结构和功能的角度揭示了红树林退化过程中微生物群落与环境的响应关系，为红树林生态健康的评估和恢复提供了微生物学参考。

目的 好氧甲基营养菌在缺氧环境中的生存机制是当前微生物生态学的研究热点。本研究旨在探究好氧甲基营养菌——嗜甲基菌属(Methylophilus)菌株在缺氧条件下利用不溶性铁矿物(水铁矿)进行胞外电子转移(extracellular electron transfer, EET)的机制，阐明外源与内源电子穿梭体在该过程中的协同作用。 方法 以分离自抚仙湖沉积物的好氧甲基营养菌Methylophilus sp. 14为研究对象，在缺氧条件(初始O₂为2%)下开展以甲醇为碳源、水铁矿为唯一终端电子受体的培养实验。通过铁还原动力学测定、电化学分析(差分脉冲伏安法、循环伏安法)及显微表征(扫描/透射电子显微镜)系统评估其铁呼吸能力，并探究外源穿梭体[腐殖质(humic substances, HS)、蒽醌-2,6-二磺酸(anthraquinone-2,6-disulfonate, AQDS)]与内源黄素(类)物质在电子传递中的功能。 结果 Methylophilus sp. 14能够耦合甲醇氧化与水铁矿还原，在20 d内将Fe(II)浓度从0.49 μmol/L提升至8.29 μmol/L，并促使部分水铁矿转化为磁铁矿。外源添加腐殖质或AQDS可使Fe(II)产量进一步提高至10.73 μmol/L和11.22 μmol/L，电子转移效率提升约1.5倍。电化学分析表明菌体还原电位低于水铁矿，支持电子自发传递；可溶性AQDS可形成“导电微环境”加速电子传递。研究发现，该菌可合成并分泌黄素(类)物质，其浓度与EET速率显著正相关(r=0.94，P<0.001)，且外源穿梭体能刺激总黄素分泌量增加30%-50%。黄素化合物作为关键“电子桥梁”，介导电子从胞内向外源穿梭体传递，形成协同电子链。 结论 本研究揭示了一种好氧甲基营养菌适应缺氧环境的新颖EET策略：外源电子穿梭体通过构建胞外导电微环境并刺激黄素(类)物质的分泌，形成内外源协同的电子传递机制，从而高效驱动固态铁矿物的还原。该发现深化了对好氧微生物代谢灵活性及其在氧化-缺氧界面生态功能的理解。

全球气候变化与土壤重金属污染对传统治理技术的协同适配性提出了更高要求。微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced carbonate precipitation, MICP)技术凭借其独特的生物代谢与环境交互特性，为固碳与重金属稳定化的协同治理提供了新途径。该技术通过脲酶与碳酸酐酶(carbonic anhydrase, CA)介导的2条核心酶促路径诱导碳酸钙生成，可同步实现CO₂矿化封存与重金属固定。在固碳场景中，MICP技术可通过岩性改良提升碳封存场地的地质稳定性，并依托高效矿化反应增强固碳效率；在重金属修复场景中，其可通过吸附、共沉淀及表面络合等多重机制实现重金属稳定化，且不同碳酸钙晶型可适配差异化的污染特征。然而，当前MICP技术的规模化应用仍面临三大瓶颈：功能菌株对极端环境的耐受性不足、外源菌株与土著生态系统的适配性冲突，以及固碳与重金属固定代谢路径的耦合障碍。针对上述问题，本文提出“重金属固定-矿化固碳-长期监测” 3阶段协同工艺流程假设，通过时序性切换代谢路径，从理论上解决了重金属固定与矿化固碳的pH需求矛盾，为MICP技术的工程化应用提供了新思路。未来研究应聚焦极端生境功能菌株的适应性改造、外源-土著微生物互作机制调控及工艺参数精准优化，推动该协同模式从理论设计走向现场验证，为碳中和目标实现与污染土壤安全利用提供技术支撑。

微生物暗固碳(dark carbon fixation, DCF)是化能自养或异养微生物在无光条件下将无机碳转化为有机碳的关键生物地球化学过程。近年来研究表明，这一过程在全球碳循环中的贡献长期被低估，尤其在深层水体、沉积物、土壤和热泉等极端环境中具有不可忽视的生态重要性。本文系统综述了微生物暗固碳研究的最新进展，重点梳理了主要固碳代谢途径、功能微生物类群及不同生境中的固碳速率特征。综合分析已发表数据发现，不同生境中微生物暗固碳速率差异显著。其中，海洋深水层暗固碳速率最高，约为2.14×10⁴ µmol C/(m²·d)；其次是北方湖泊，最高可达1.33×10⁴ µmol C/(m²·d)；此外，北方分层湖泊深水层暗固碳对总初级生产力的贡献可达81.4%；高温热泉环境下暗固碳可占总固碳量的80%-100%。从固碳途径来看，卡尔文循环是各生境中微生物暗固碳的最主要途径，广泛存在于湖泊、海洋、土壤、热泉等生境中。同时，不同生境会结合自身环境特点，辅以还原乙酰辅酶A途径、还原型三羧酸循环(reductive tricarboxylic acid cycle, rTCA)途径等其他代谢途径实现高效固碳。温度、pH、盐度、氧气浓度、营养条件及深度是调控微生物暗固碳速率的关键环境因子，它们通过影响暗固碳微生物的群落结构、代谢途径选择及酶活性共同决定不同生境中暗固碳过程的效率与贡献占比。最后，本综述还探讨了当前研究的局限性，包括量化方法的不确定性、对环境响应机制认识不足等，并提出了未来研究的重点方向。这些进展将为完善碳循环理论、评估气候变化影响以及开发基于微生物的碳封存技术提供重要科学依据。

铁还原菌通过异化铁还原调控铁的价态变化，触发羟基自由基(•OH)生成，该过程被认为是有氧-缺氧交替环境(如潮间带沉积物)中活性氧基团的重要来源，对地球化学元素循环具有重要贡献。然而，针对普遍存在且紧密分布于细胞-矿物界面的胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)在其中的作用仍缺乏系统认识。 目的 基于脱色希瓦氏菌及其分泌的EPS，探究在厌氧-有氧过程中EPS对•OH生成过程的影响机制。 方法 以脱色希瓦氏菌(Shewanelladecolorationis) S12及其胞外电子传递缺陷突变株(S12ΔBA和S12ΔccmA)、提取的EPS和水铁矿为研究对象，采用多种化学手段解析EPS的理化性质以及其对脱色希瓦氏菌产•OH过程的影响。 结果 尽管EPS具有一定的氧化还原活性，可介导脱色希瓦氏菌的胞外电子传递，但其在有氧-缺氧环境下对铁还原效率与•OH生成速率存在宏观上的抑制作用，其效率分别降低(56.63±4.67)%和(26.86±5.30)%，这主要是因为EPS对铁矿物具有强亲和性，使两者形成EPS-Fe(Ⅲ)复合体，降低了胞外电子传递效率。此外，EPS在脱色希瓦氏菌产•OH过程中可促进水铁矿向生物可利用性较低的矿物形态转化，从而降低Fe(Ⅲ)的可还原性，抑制•OH的生成。 结论 EPS作为微生物-铁矿界面的重要化学介质，是调控铁还原菌等微生物产生•OH的关键因子。本研究结论对深入认识潮间带沉积物等感潮水土环境中的生物地球化学过程具有重要意义。

目的 针对油气田开发过程中硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria, SRB)导致的储层酸化和管道腐蚀问题，本研究以竹叶提取物绿色合成银纳米粒子，并系统评估其抑制SRB的效果，解析其作用机制。 方法 在碱性(pH 11.0)、80 ℃条件下，利用超声辅助乙醇提取的竹叶活性物质成功制备出粒径为20-50 nm、单分散性良好的球形银纳米粒子。 结果 实时定量PCR技术结果显示，50 μg/mL银纳米粒子可使总菌量从5.21×10⁹ copies/mL降至2.01×10⁷ copies/mL，同时硫酸盐还原功能基因dsrB与aprA的含量分别从1.76×10⁹ copies/mL和2.03×10⁹ copies/mL下降至检测限值。3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑溴盐[3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, MTT]还原试验表明，银纳米粒子以剂量依赖性方式降低SRB细胞活性，当银纳米粒子浓度为50 μg/mL时SRB活性降至对照组的40%。乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH)释放实验证实合成的银纳米粒子的细胞毒性效应在32.8%-42.1%之间。在SEM/TEM微观视野下，银纳米粒子吸附于细胞膜表面形成纳米级覆盖层，引起膜通透性改变以及细胞壁结构破坏；当银纳米粒子浓度达到50 μg/mL时可完全抑制生物膜形成；岩心模拟实验进一步验证了银纳米粒子在油藏环境中对SRB具有良好的抑制效果，硫化氢产量由83.16 mg/L降至检测限以下。 结论 本研究证实竹叶介导合成的银纳米粒子具有高效抑制SRB、环境友好及抗生物耐药性等特征，为油气开发过程中微生物腐蚀防控提供了绿色防治方案。

煤矸石露天堆放严重破坏了土壤结构，损害了区域生态系统健康。添加硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria, SRB)是控制煤矸石酸性污染的有效手段，SRB可还原硫酸根并固定重金属，但其在煤矸石堆中的修复效果及沿深度梯度的生态响应规律尚不明确。 目的 阐明SRB修复对煤矸石堆的整体改良效应，揭示修复过程中土壤理化性质、微生物群落结构与功能沿垂直剖面的分异规律及驱动机制。 方法 以陕西省榆林市某典型露天煤矿的煤矸石堆为研究对象，设置SRB修复煤矸石堆(处理组)和未修复煤矸石堆(对照组)。对照组采集0-20 cm混合样，代表本底状态；处理组按0-5 cm浅层区(shallow layer, SL)、5-10 cm中层区(middle layer, ML)、10-20 cm深层区(deep layer, DL)分层取样。通过测定土壤理化指标、16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt2功能预测，比较组间差异及处理组内部的垂直梯度变化。 结果 与对照组相比，SRB修复显著提升了煤矸石堆土壤的整体pH值、电导率(electrical conductivity, EC)和有机质(soil organic matter, SOM)含量，显著提高了细菌群落的α多样性，改变了群落结构。在处理堆体内部，随着深度增加，pH、EC和SOM逐渐升高，速效钾(available potassium, AK)呈先升后降趋势。细菌优势菌门的相对丰度随深度发生显著变化；共现网络的复杂度(节点数、边数、平均度)也随深度增加。土壤pH和EC是驱动群落结构变异的关键环境因子。功能预测表明，深层土壤中与碳固定、氮循环和硫循环相关的功能基因丰度显著高于浅层和中层。 结论 SRB生物修复不仅在整体上改善了煤矸石堆土壤环境与微生物群落，还在堆体内部形成了沿深度梯度的环境与微生物功能分异格局，为煤矸石堆长期稳定修复及微生物过程调控提供了重要理论依据。