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原生動物（單細胞真核生物）是土壤生態系統中的關鍵組分之一，在維持土壤生態結構與功能穩定中發揮重要作用。一方面，土壤原生動物可應用于污染物的降解與轉化，在土壤污染治理修復中具有獨特優勢；另一方面，它們廣泛參與植物根際微生態系統的構建，有助于加速植物根際養分釋放，調節根際環境，從而促進植物生長。此外，土壤原生動物還能通過捕食根際細菌和真菌病害，增強植物抗病性。然而，當前將原生動物應用于土壤污染物降解轉化、作物促生長和抗病的關鍵瓶頸在于其難以實現大量培養。
近日，中國科學院水生生物研究所繆煒研究員團隊揭示了促進土壤主要原生動物—腎形蟲增殖的關鍵蛋白。研究發現，生殖包囊的形成是腎形蟲實現增殖的關鍵環節。團隊系統描繪了腎形蟲從營養細胞到生殖包囊分裂的完整生活史，發現在生殖包囊形成過程中，細胞內會大量積累源自所捕食細菌的顆粒狀結構，這些顆粒構成了一種“營養儲備庫”，為隨后的細胞分裂和子代發育提供了關鍵物質基礎。在此基礎上，該研究取得的關鍵突破在于發現腎形蟲能夠分泌一種α-淀粉酶，該酶可誘導其自身形成生殖包囊，從而實現種群的快速增殖。實驗表明，該酶誘導可使腎形蟲生長代時從19-25小時減少到5小時，最高細胞培養密度提升約5倍，且效果呈現顯著的劑量效應。此外，該α-淀粉酶還具有“跨物種”誘導能力，能有效促進其他種類腎形蟲的增殖，提示土壤中不同腎形蟲物種之間存在協同增殖效應。對水稻根系腎形蟲的分析顯示，約90%的土壤樣本中存在多種腎形蟲共存的現象。這一發現為利用原生動物改善作物生長以及推動土壤污染物降解轉化奠定了重要基礎。
土壤原生動物--腎形蟲
腎形蟲的生活史
腎形蟲分裂增殖過程
該工作近期以“A secreted alpha-amylase effectively induces reproductive cyst formation both within and across Colpoda species, key soil-dwelling protists”為題發表于?SCIENCE CHINA Life Sciences雜志，水生所程子昕博士、研究生宋中巧和付可佳為論文的共同第一作者，熊杰和繆煒研究員為共同通訊作者。該研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金和湖北省博士后創新人才培養項目的資助，以及國家水生生物種質資源庫、水生所分析測試中心和中國科學院超級計算武漢分中心的支持。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-025-3084-5#Ack1