微量营养元素（例如Fe、Cu、Mo、Ni等）是光合作用、呼吸作用、生物大分子合成、氧化还原平衡、细胞生长和免疫系统功能等微生物驱动过程的重要调节因子。虽然生物体需要少量的微量营养元素，但缺乏微量营养元素会严重限制生物体的生长和生物过程。
微量营养元素可能有助于解释土壤微生物群，主要有三个原因：
1、与微生物繁殖和调节生物过程相关的大多数细胞和酶都需要土壤微量营养元素，例如，微生物呼吸需要铁和锰，免疫能力需要铜和锌，氮固定需要铁、钼和镍等。
2、许多土壤中的碳、氮、硒氧化还原反应都与能够提供和接受电子的微量营养元素（如铁和锰）有关。
3、由含有不同微量营养元素的母质或次生矿物演变而来的土壤会产生截然不同的生境，有利于某些微生物，而不利于其他微生物。
因此，微量营养元素可能会影响微生物组的各个方面，如微生物的丰度、多样性、网络连通性（即微生物之间潜在的相互作用）以及养分循环的相关功能。
凌恩生物整理了目前已有的微量元素数据，汇总得到微量元素（铜、钼、镍、钴、硒）数据库，全面升级宏基因组分析流程！挖掘微生物微量元素循环相关基因，深入理解全球生物地球化学元素循环！
本次得到的微量元素数据库（dbTEU）[1]提供与微量元素利用相关的蛋白质数据资源。包含与五种微量元素：铜（Cu，copper）、钼（Mo，molybdenum）、镍（Ni，nickel）、钴（Co，selenium）和硒（Se），相关的所有已知转运蛋白和user蛋白（不包括金属结合伴侣蛋白和调节因子）。当前数据集包含来自700多种生物的约16500种蛋白质，涵盖生命的三个领域（细菌、古菌和真核生物）。
图1 微量元素数据库基因分类和数量统计
图2 微量元素数据库中基因具体分类展示
经典案例
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标题：金属微量元素与土壤微生物组的结构和功能相关[2]
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期刊：Nature communications
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影响因子：16.6（2023）
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DOI：10.1038/s41467-023-44182-2
关于金属微量营养元素与土壤微生物，进而与土壤功能之间关系的研究还很少。在这篇文章中，科研人员研究了金属微量营养元素（铁、锰、铜、锌、钼和镍）与土壤微生物组的丰度、多样性和功能之间的关系。在对中国 180 个不同土壤条件的地点进行的调查中，土壤微生物组的结构和功能与金属微量营养元素高度相关，尤其是铁，其次是锰、铜和锌。这些结果对土壤 pH 值的控制非常稳健，而土壤 pH 值通常被认为是预测土壤微生物群的最重要因素。在五种不同土壤类型中添加铁和锌的培养实验也表明，微量营养元素浓度的增加会影响微生物群落的组成和功能基因。此外，结构方程模型表明，微量营养元素直接（植物的微量营养元素可用性）或间接（通过影响微生物组）对生态系统的生产力有积极作用。科研人员的研究结果凸显了微量营养元素在解释土壤微生物组结构和生态系统功能方面的重要性。
图3 总量和有效态微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和Ni)对土壤微生物类群丰度的影响
图4 总量和有效态微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和Ni）对参与碳、氮、磷和硫循环的土壤微生物调控功能的影响
参考文献
[1] dbTEU: a protein database of trace element utilization. Bioinformatics. 2010 Mar 1;26(5):700-2. doi: 10.1093/bioinformatics/btp705.
[2] Metallic micronutrients are associated with the structure and function of the soil microbiome. Nat Commun. 2023 Dec 20;14(1):8456. doi: 10.1038/s41467-023-44182-2.
