病毒是食物网的重要组成部分也是地球上数量最多 、 种类最丰富的生物实体 。 通过 近 3 0 年海洋病毒生态学 研究 发现 病毒在海洋环境中有着十分重要的生态功能， 如 调控海洋微生物死亡率和群落结构、影响宿主进化以 及 参与营养元素循环等。 但 由于技术方法 的限制， 目前 土壤病毒 生态 学 研究 还处于 初步 发展阶段。 农田生态系统作为重要的陆地生态系统，是人类赖以生存和发展的基础。 近些年 来 ，大量研究关注到农田土壤微生物，例如细菌、真菌 以及 微生物 在农业生产中的应用。 农业施肥措施可影响着农田土壤微生物群落结构，作物 根际与非根际 的 土壤理化性质和 微生物群落组成存在着显著 的差异。 但 我们还缺乏与之相关的 土壤 病毒的群落结构和生态功能 的认识 。
       本研究利 用 荧光显微计数和 宏病毒组学 的方法，结合 生物信息学分析 探究新疆两种不同的 土地利用方式下 棉花地 和荒漠土 壤）土壤病毒组 特征 深入分析 曲靖玉米地 不同施肥措施下根际与非根际 土壤病毒 的丰度、物种组成以及潜在的 生态功能 。 论文主要结果如下：
       （1 ）新疆 棉花地和荒漠土壤 理化性质差异显著 。棉花地土壤含水率、 DOC 、DON 和 NO 3 N 极显著高于荒漠土壤 P 0.01 NH 4 N 显著高于荒漠土壤 P< 0.05 ）），而电导率、 pH 和有效磷含量极显著低于荒漠土 P 0.01 。在 棉花地土壤中共注释到 2 0 个病毒科 高于荒漠土壤中注释到的 1 5 个病毒科 。两个土壤样品中均是 ssDNA 病毒占据优势地位，其中微小噬菌体科（ Mi croviridae ）占比最高。仅在棉花地土壤中注释到与植物相关的椰菜病毒科（ Caulimoviridae ），和与昆虫相关的 裸露病毒科（ Nudiviridae 、杆状病毒科（ Baculoviridae ）、多分 DNA病毒 科 Polydnaviridae 和 囊泡病毒科（ Ascoviridae ），且相对于荒漠土壤，棉花地土壤中检测到更高比例的植物病毒相关的 矮缩病毒科 Nanoviridae 和 双生病毒科（ Geminiviridae 。两种不同土地利用方式下的病毒组成差异可能是由于人为活动、土壤理化性质和动植物的不 同导致的。通过 Virsorter 共注释到 1,824 条病毒 contigs ，也 主要匹配到微小噬菌体科。利用 SEED 数据库对病毒功能进行注释， 两个土壤宏病毒组 都 以 病毒结构相关的功能占比最高。在 SEED level 2 水平上，“Phage capsid proteins ”和 Phage packaging machinery ”占比最高。
     （2 ）土壤病毒丰度在玉米根际与非根际 土壤 之间没有显著差异（ P 0.05非根际土壤病毒丰度为 5. 04 × 10 8 1.45 × 10 9 gdw 1 per gram dry we ight ，每克干土），根际土壤病毒丰度 为 5.5 3 × 10 8 1.3 0 × 10 9 gdw 1 。病毒丰度、微生物丰度和 病毒与微生物丰度比 在不同施肥处理之间没有显著差异（ P 0.05 ）。 玉米根际与非根际土壤病毒组共注释到 5 7 个病毒科 其中 长尾噬菌体科（ Siphoviridae相对丰度最高，其次是环状病毒科（ Circoviridae ）和肌尾噬菌体科 Myoviridae ）。有尾噬菌体目（ Caudovirales ）是农田土壤主要的病毒类群，通过其 ter L 基因的系统发育分析发现 ，有尾噬菌体目的多样性较高，含有 3 个 新的病毒类群。不同施肥处理间病毒群落组成差异不显著（ P 0.05 ），但根际与非根际之间病毒群落组成差异显著（ P 0.05 ）。 R DA 分析结果显示 ，土壤 pH 是影响土壤病毒群落组成的重要环境因子。通过 LEfSe 分析发现， 4 个病毒科、 5 个病毒亚科和 17 病毒属的相对丰度在根际与非根际土壤之间差异显著（ P < 0.05 LDA score > 2.0 ）。研究结果表明植物根系可能影响病毒在土壤中的分布。
      （3 ）我们 进一步分析了曲靖玉米地土壤病毒功能特征 及 其潜在的生态功能 。在 S EED level 1 水平上一 共注释到 2 2 个病毒功能分类单元 Phages, prophages,transposable elements, plasmids ”占比最高，同时我们还发现了较高比例的Carbohydrates” 。通过与 dbCAN2 数据库比对 碳水化合物活性酶（ carbohydrate active enZYmes CAZymes ），共注释到 4 8 个 CAZymes ，分别属于 3 个 CAZyme家族，包括碳水化合物结合模块、碳水化合物酯酶和糖苷水解酶，其中糖苷水解酶的丰度最高。我们推测病毒可能通过碳代谢相关基因的表达影响宿主碳代谢过程 ，从而影响农田生态系统中碳元素的生物地球化学循环。另外，宏病毒组还注释到 7 2 个抗性基因 病毒可能影响着土壤抗性基因的传播 。