深层土壤储存了超过一半的陆地有机碳，病毒在深层碳持久性中的作用仍不清楚。近日，中科院生态环境中心朱永官院士/肖可青/王凤花团队在Nature Ecology & Evolution发表题为《Soil viruses as key regulators of the microbial carbon pump in deep soils》的研究，他们通过0至700厘米四个农业生态系统216个宏基因组、全球138个土壤剖面数据及微宇宙实验，构建深层土壤病毒资源数据库并检验病毒对微生物碳泵的调控。
研究团队从0至700厘米剖面获得50,949个病毒操作分类单元和3,902个辅助代谢基因，病毒丰富度随土壤深度显著增加，溶原性病毒比例也随深度上升，碳可利用性下降与这一生活史转变相关。深层病毒携带糖苷水解酶和辅助活性酶等CAZy辅助代谢基因，涉及肽聚糖、葡聚糖和木聚糖等聚合物降解，内溶素基因丰度在400至700厘米达到高峰。高质量宏基因组组装基因组中的前病毒携带GH23、GH108以及热激蛋白、超氧化物歧化酶等基因，病毒辅助宿主碳获取和胁迫适应的基因组证据在深层土壤中较为清晰。
16周微宇宙实验中，活性病毒处理提高了病毒与潜在宿主比值，深层土壤溶原性病毒比例较高，表土裂解性病毒比例较高。活性病毒处理下细菌残体碳增加11.3%，真菌残体碳增加3.3%，携带GH23和GH108的内溶素病毒在表土分别增加8.8倍和15.3倍，在深层土壤增加12.3倍和2.4倍。偏最小二乘路径模型显示病毒内溶素正向影响微生物残体，残体进而关联颗粒有机碳和矿物结合有机碳，活性病毒处理第28天CO2排放低于死病毒处理。
全球数据整合显示，植物细胞壁降解和活性糖利用基因随深度下降，肽聚糖降解基因无显著深度趋势。病毒vOTUs相对丰度与有机碳密度正相关，与土壤容重负相关，携带CAZy的vOTUs贡献群落水平植物细胞壁、活性糖和肽聚糖周转基因。路径模型显示地理、土壤深度和土壤理化性质对病毒群落有直接影响，病毒群落与SOC密度正相关，全球尺度上病毒与碳周转的耦合得到支持。研究提出深层土壤病毒通过辅助代谢基因增强宿主碳获取，通过内溶素促进微生物残体形成和矿物结合有机碳稳定的框架，为深层土壤碳持久性提供了病毒调控微生物碳泵的机制解释。
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