原生动物（单细胞真核生物）是土壤生态系统中的关键组分之一，在维持土壤生态结构与功能稳定中发挥重要作用。一方面，土壤原生动物可应用于污染物的降解与转化，在土壤污染治理修复中具有独特优势；另一方面，它们广泛参与植物根际微生态系统的构建，有助于加速植物根际养分释放，调节根际环境，从而促进植物生长。此外，土壤原生动物还能通过捕食根际细菌和真菌病害，增强植物抗病性。然而，当前将原生动物应用于土壤污染物降解转化、作物促生长和抗病的关键瓶颈在于其难以实现大量培养。

近日，中国科学院水生生物研究所缪炜研究员团队揭示了促进土壤主要原生动物—肾形虫增殖的关键蛋白。研究发现，生殖包囊的形成是肾形虫实现增殖的关键环节。团队系统描绘了肾形虫从营养细胞到生殖包囊分裂的完整生活史，发现在生殖包囊形成过程中，细胞内会大量积累源自所捕食细菌的颗粒状结构，这些颗粒构成了一种“营养储备库”，为随后的细胞分裂和子代发育提供了关键物质基础。在此基础上，该研究取得的关键突破在于发现肾形虫能够分泌一种α-淀粉酶，该酶可诱导其自身形成生殖包囊，从而实现种群的快速增殖。实验表明，该酶诱导可使肾形虫生长代时从19-25小时减少到5小时，最高细胞培养密度提升约5倍，且效果呈现显著的剂量效应。此外，该α-淀粉酶还具有“跨物种”诱导能力，能有效促进其他种类肾形虫的增殖，提示土壤中不同肾形虫物种之间存在协同增殖效应。对水稻根系肾形虫的分析显示，约90%的土壤样本中存在多种肾形虫共存的现象。这一发现为利用原生动物改善作物生长以及推动土壤污染物降解转化奠定了重要基础。

土壤原生动物--肾形虫

肾形虫的生活史

肾形虫分裂增殖过程

该工作近期以“A secreted alpha-amylase effectively induces reproductive cyst formation both within and across Colpoda species, key soil-dwelling protists”为题发表于 SCIENCE CHINA Life Sciences杂志，水生所程子昕博士、研究生宋中巧和付可佳为论文的共同第一作者，熊杰和缪炜研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和湖北省博士后创新人才培养项目的资助，以及国家水生生物种质资源库、水生所分析测试中心和中国科学院超级计算武汉分中心的支持。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11427-025-3084-5#Ack1