- 專欄
文章專區
2020-09-01藏於土中的微觀生態 土壤病毒
609 期
Author 作者
嚴融怡／畢業於中興大學土壤環境科學系，曾擔任中研院助理。喜好徜徉在知識之海當中，熱衷於自然科普寫作。
土壤的異質性提供了一種微域環境，使微生物可以並行且緊密地相互作用，從而追求平行的演化路徑。土壤病毒在這種多重同時並行的演化過程中扮演重要作用，但其研究在過去常被忽略。目前關於土壤病毒學的研究仍然存在重大挑戰，其中包括：實驗和計算尚未得到充分運用的技術；缺乏對噬菌體生命週期與其在土壤活動的了解；缺乏能夠真正表現病毒在土壤環境時空分布的採樣方式。
現今土壤病毒及其在陸地生態系統的功能研究較為不足，可能源於土壤複雜又多變的多孔隙與不均質等特性。科學家研究土壤病毒的構成與交互作用時，甚至會借助海洋病毒的模式、體系及相關背景知識。由於海洋病毒學已揭示噬菌體對海洋微生物演化、食物網、物質循環與氣候的重要影響，土壤中的噬菌體也被視為會影響土壤細菌的數量、多樣性、演化與功能等，並可進一步調節碳與養分循環以及食物網動態。
研究土壤病毒為什麼重要？
研究土壤病毒總體基因體學（metagenomic）與其生態變動，有助於我們深入了解各營養級別的宿主動態、不同病毒複製策略及病毒與宿主間的交互作用，進而找出病毒對土壤環境當中有關作物的生產力、有機物分解、營養循環與溫室氣體排放等課題間的交互關係。
土壤病毒也可能增強或抑制微生物對土壤的生化過程，並影響生物地球化學。雖然早期研究顯示病毒在陸地與海洋生態系統中同樣重要，但受限於土壤異質性及各類理化差異，如何回收足夠病毒DNA仍是一大挑戰，也讓土壤病毒學研究一直落後於海洋病毒學。
雖然科學家假設噬菌體（bacteriophages）在土壤病毒群落中占主導地位，不過即使是黴菌病毒、植物病毒和其他土壤動物病毒等，也都可能對土壤生態有著尚未發現的影響。現行技術上也存在很大限制，像是大多數已知的植物和真菌病毒都具有RNA基因組，但這類遺傳因子難以在
病毒尺度片段的DNA總體基因組中被檢測到；因此，如何有效偵測土壤RNA病毒序列的方法仍有待研究。
目前用於計算病毒生態學最有用的管道，包括原本運用在鑑定細菌與古細菌病毒基因組，以及總體基因組的方法，其實對研究土壤病毒學來說仍有很大侷限。……【更多內容請閱讀科學月刊第609期】