DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1705889
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41695957
تاريخ النشر: 2026-01-30
المؤلف: Jakub Dobrzyński وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم البيئة والفيزيولوجيا المجتمعية الميكروبية
نظرة عامة
يوفر هذا القسم نظرة شاملة عن الأدوار البيئية واستراتيجيات تاريخ الحياة لفصيلة Chloroflexota في التربة الزراعية. تعتبر Chloroflexota ضرورية لدورات الكربون والنيتروجين والفوسفور، حيث تظهر تنوعًا أيضيًا من خلال عمليات مثل التمثيل الضوئي، والتفاعلات الأكسدة والاختزال، وتحلل المركبات العضوية المعقدة. تعرض الفئات السائدة، Anaerolineae وKtedonobacteria، استراتيجيات بيئية مميزة؛ حيث تزدهر Anaerolineae في البيئات الغنية بالمغذيات، بينما تفضل Ktedonobacteria الظروف الفقيرة بالمغذيات. على الرغم من هذه الاتجاهات، فإن الاستجابات لخصائص التربة مثل الكربون العضوي والنيتروجين متغيرة، مما يشير إلى تباين وظيفي داخل الفصيلة وتحديات في الحلول التصنيفية.
تسلط الاستنتاجات الضوء على التنوع النشوي والفسيولوجي لـ Chloroflexota، العديد منها لا يزال غير مزروع. لقد أدت التطورات الأخيرة في الجينومات المجمعة من الميتاجينوم (MAGs) والتسلسل عالي الإنتاجية إلى تعزيز الفهم لدورها في دورات المغذيات وإنتاج المستقلبات الثانوية. ومع ذلك، فإن نقص الدقة على مستوى الجنس والأنواع يحد من التفسيرات البيئية. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على التحليلات الميتا واسعة النطاق والدراسات التجريبية لتوضيح تنوع الأنواع والإمكانات الأيضية، مما يضع Chloroflexota كمرشحين محتملين كمؤشرات حيوية لجودة التربة وخصوبتها في السياقات الزراعية.
مقدمة
تشمل فصيلة Chloroflexota، المعروفة سابقًا باسم Chloroflexi، مجموعة متنوعة من البكتيريا الخضراء غير الكبريتية الموجودة في بيئات مختلفة، بما في ذلك النظم البيئية الأرضية مثل التربة والأنظمة المائية مثل المياه البحرية. تم تسمية هذه الفصيلة على اسم النوع *Chloroflexus aurantiacus*، وقد خضعت لتعديلات تصنيفية كبيرة بسبب التقدم في التحليلات النشوية، مما أسفر عن عدة فئات مؤكدة والعديد من الفئات المقترحة. تظهر أعضاء Chloroflexota تنوعًا أيضيًا ملحوظًا، مما يساهم في دورات بيوجيوكيميائية حاسمة، خاصة في تحولات الكربون والنيتروجين. ومن الجدير بالذكر أن وفرتها في التربة يمكن أن تتجاوز 20%، مما يشير إلى دورها الأساسي في النظم البيئية الأرضية.
لقد سهلت التطورات الأخيرة في تقنيات التسلسل تحديد الفئات السائدة داخل مجتمعات التربة، مثل Anaerolineae وKtedonobacteria، بينما كشفت أيضًا عن وجود فئات أخرى مثل Chloroflexia وCaldilineae. على الرغم من وفرتها العالية وتنوعها الأيضي، لا تزال الأدوار البيئية لـ Chloroflexota في نظم التربة البيئية غير مستكشفة بشكل كافٍ، مع وجود فجوات معرفية كبيرة. تهدف هذه المراجعة إلى تجميع الفهم الحالي للوظائف البيئية لـ Chloroflexota في التربة، وتفاعلاتها مع الخصائص الكيميائية للتربة وممارسات التسميد، وإبراز المجالات التي تحتاج إلى مزيد من البحث لتعزيز الرؤى حول مساهماتها في العمليات البيوجيوكيميائية للتربة وممارسات الإدارة المستدامة.
مناقشة
تلعب فصيلة Chloroflexota دورًا حيويًا في عمليات بيئية متنوعة، خاصة في الدورات البيوجيوكيميائية، من خلال قدراتها الأيضية الفريدة. هذه الميكروبات بارعة في التمثيل الضوئي اللاهوائي، والتفاعلات الأكسدة والاختزال، وإنتاج الإنزيمات التحليلية، التي تسهل تحلل المواد العضوية المعقدة ودورة العناصر الأساسية. ومن الجدير بالذكر أن أعضاء Chloroflexota، مثل تلك من الأجناس Ornatilinea وKtedonobacter وThermosporothrix، بارعون في تحلل السليلوز والنشا، بينما تُعرف أخرى، مثل تلك في فئة Dehalococcoidia، بتحلل اللجنين. تُستخدم أنشطتهم الإنزيمية في إنتاج الغاز الحيوي، مما يبرز أهميتها في تحويل النفايات العضوية ودورة الكربون في التربة.
استجابة Chloroflexota لتوافر الكربون والنيتروجين في التربة الزراعية معقدة ومتغيرة عبر الدراسات. بينما تشير بعض الأبحاث إلى انخفاض في وفرة Chloroflexota مع زيادة الكربون العضوي في التربة، تشير أخرى إلى علاقات إيجابية، مما يقترح أن استجاباتها البيئية تتأثر باستراتيجيات تاريخ الحياة المتنوعة والخصائص الوظيفية. وبالمثل، يتم توثيق مشاركتها في عمليات دورة النيتروجين، بما في ذلك النترجة وإزالة النترجة، ومع ذلك، تظل آثار التسميد بالنيتروجين على وفرتها غير متسقة. على سبيل المثال، بينما تظهر بعض الدراسات علاقات سلبية بين النيتروجين الكلي ووفرة Chloroflexota، تشير أخرى إلى علاقات إيجابية، خاصة في سياقات التسميد العضوي. يسلط هذا التباين الضوء على الحاجة إلى مزيد من البحث على مستويات تصنيفية أدنى لتوضيح الأدوار البيئية واستجابات أعضاء Chloroflexota لديناميات المغذيات في نظم التربة البيئية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1705889
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41695957
Publication Date: 2026-01-30
Author(s): Jakub Dobrzyński et al.
Primary Topic: Microbial Community Ecology and Physiology
Overview
The section provides a comprehensive overview of the ecological roles and life-history strategies of the phylum Chloroflexota in agricultural soils. Chloroflexota are crucial for carbon, nitrogen, and phosphorus cycling, exhibiting metabolic versatility through processes such as photosynthesis, redox reactions, and the degradation of complex organic compounds. The predominant classes, Anaerolineae and Ktedonobacteria, display distinct ecological strategies; Anaerolineae thrive in nutrient-rich environments, while Ktedonobacteria prefer oligotrophic conditions. Despite these trends, responses to soil properties like organic carbon and nitrogen are variable, indicating functional heterogeneity within the phylum and challenges in taxonomic resolution.
The conclusions highlight the phylogenetic and physiological diversity of Chloroflexota, many of which remain uncultured. Recent advancements in metagenome-assembled genomes (MAGs) and high-throughput sequencing have enhanced understanding of their roles in nutrient cycling and secondary metabolite production. However, the lack of genus- and species-level resolution limits ecological interpretations. Future research should focus on large-scale meta-analyses and experimental studies to elucidate species-level diversity and metabolic potential, ultimately positioning Chloroflexota as potential bioindicators of soil quality and fertility in agricultural contexts.
Introduction
The phylum Chloroflexota, previously known as Chloroflexi, encompasses a diverse group of green non-sulfur bacteria found in various environments, including terrestrial ecosystems like soils and aquatic systems such as marine waters. This phylum, named after the species *Chloroflexus aurantiacus*, has undergone significant taxonomic revisions due to advancements in phylogenetic analyses, resulting in several confirmed classes and numerous proposed classes. Members of Chloroflexota exhibit remarkable metabolic versatility, contributing to critical biogeochemical cycles, particularly in carbon and nitrogen transformations. Notably, their abundance in soils can exceed 20%, indicating their essential role in terrestrial ecosystems.
Recent developments in sequencing technologies have facilitated the identification of predominant classes within soil communities, such as Anaerolineae and Ktedonobacteria, while also revealing the presence of other classes like Chloroflexia and Caldilineae. Despite their high abundance and metabolic diversity, the ecological roles of Chloroflexota in soil ecosystems remain underexplored, with significant knowledge gaps persisting. This review aims to synthesize current understanding of the ecological functions of Chloroflexota in soils, their interactions with soil chemical properties and fertilization practices, and to highlight areas for future research to enhance insights into their contributions to soil biogeochemical processes and sustainable management practices.
Discussion
The phylum Chloroflexota plays a vital role in various ecological processes, particularly in biogeochemical cycles, through their unique metabolic capabilities. These microorganisms are adept at anaerobic photosynthesis, redox reactions, and the production of hydrolytic enzymes, which facilitate the degradation of complex organic materials and the cycling of essential elements. Notably, members of Chloroflexota, such as those from the genera Ornatilinea, Ktedonobacter, and Thermosporothrix, are proficient in cellulose and starch degradation, while others, like those in the Dehalococcoidia class, are recognized for lignin degradation. Their enzymatic activities are harnessed in biogas production, underscoring their significance in organic waste conversion and soil carbon cycling.
The response of Chloroflexota to carbon and nitrogen availability in agricultural soils is complex and varies across studies. While some research indicates a decline in Chloroflexota abundance with increased soil organic carbon, others report positive correlations, suggesting that their ecological responses are influenced by diverse life-history strategies and functional traits. Similarly, their involvement in nitrogen cycling processes, including nitrification and denitrification, is documented, yet the effects of nitrogen fertilization on their abundance remain inconsistent. For instance, while some studies show negative correlations between total nitrogen and Chloroflexota abundance, others indicate positive relationships, particularly in organic fertilization contexts. This variability highlights the need for further research at lower taxonomic levels to clarify the ecological roles and responses of Chloroflexota members to nutrient dynamics in soil ecosystems.