Rational application of N fertilizer is essential for maintaining the long-term productivity of Moso bamboo forests. Microbial activity is a crucial indicator of soil quality. Changes in soil nutrient resources due to N addition can lead to microbial nutrient limitations, thereby impeding the maintenance of soil quality. Currently, there is limited research on the effects of N application on microbial nutrient limitations in Moso bamboo forest soils. To examine the changes in extracellular enzyme activity and microbial nutrient limitations in Moso bamboo forest soils following N application, we conducted an N application experiment in northern Guizhou. The findings revealed that the N3 treatment (726 kg·N·hm−2·yr−1) significantly reduced β-glucosidase (BG) activity by 27.61% compared to the control group (no fertilization). The N1 (242 kg·N·hm−2·yr−1), N2 (484 kg·N·hm−2·yr−1), and N3 treatments notably increased the activities of leucine aminopeptidase (LAP) and N-acetyl-β-D-glucosidase (NAG) by 11.45% to 15.79%. Acid phosphatase (ACP) activity remained unaffected by fertilization. N application treatments significantly decreased the C:Ne and C:Pe ratios, while the N:Pe ratio was less influenced by N fertilizer application. Scatter plots and vector characteristics of enzyme activity stoichiometry suggested that microorganisms in the study area were limited by C and N, and N fertilizer application reduced the vector length and increased the vector angle, indicating that N application alleviated the C and N limitation of microorganisms in Moso bamboo forests. Redundancy Analysis (RDA) demonstrated that microbial biomass phosphorus (MBP) was the most critical factor affecting extracellular enzyme activity and stoichiometry. Furthermore, Random Forest Regression analysis identified MBP and the N:Pm ratio as the most significant factors influencing microbial C and N limitation, respectively. The study demonstrated that N application modulates the microbial nutrient acquisition strategy by altering soil nutrient resources in Moso bamboo forests. Formulating fertilizer application strategies based on microbial nutrient requirements is more beneficial for maintaining soil quality and sustainably managing Moso bamboo forests. Additionally, our study offers a theoretical reference for understanding carbon cycling in bamboo forest ecosystems in the context of substantial N inputs.

This research aimed to explore the diverse phenotypic characteristics of moso bamboo in China and pinpoint essential characteristics of moso bamboo. In this study, 63 grids were selected using the grid method to investigate 28 phenotypic traits of moso bamboo across the entire distribution area of China. The results suggest that the phenotypic traits of moso bamboo exhibit rich diversity, with coefficients of variation ranging from 5.87% to 36.57%. The phenotypic traits of moso bamboo showed varying degrees of correlation. A principal component analysis was used to identify seven main phenotypic trait indicators: diameter at breast height (DBH), leaf area (LA), leaf weight (LW), branch-to-leaf ratio (BLr), leaf moisture content (Lmc), wall-to-cavity ratio (WCr), and node length at breast height (LN), which accounted for 81.64% of the total information. A random forest model was used, which gave good results to validate the results. The average combined phenotypic trait value (D-value) of most germplasm was 0.563. The highest D-value was found in Wuyi 1 moso in Fujian (0.803), while the lowest D-value was observed in Pingle 2 moso in Guangxi (0.317). The clustering analysis of phenotypic traits classified China’s moso bamboo germplasm into four groups. Group I had the highest D-value and is an important candidate germplasm for excellent germplasm screening.

Bamboo and broad-leaved mixed forests have been widely recognized for their advantages in maintaining ecological balance, improving soil fertility, and enhancing biodiversity. To understand the effects of mixed broad-leaved tree species and mixing ratios on soil microbial communities in bamboo and broad-leaved mixed forests, we quantified the structure and diversity responses of soil microbial communities to tree species and mixing ratios using high-throughput sequencing of the 16 S rRNA gene. Three bamboo and broad-leaved tree mixed forests were studied, including bamboo–Castanopsis chinensis Hance mixed forest (CCB), bamboo–Alniphyllum fortune (Hemsl.) Makino mixed forest (AFB), and bamboo–Choerospondias axillaris (Roxb.) B. L. Burtt & A. W. Hill mixed forest (CAB). We assessed the impact of tree species and mixing ratios on soil microbial communities by measuring soil properties and the diversity and composition of soil microbes. The results indicate that soil properties and the diversity and composition of microbial communities are highly dependent on broad-leaved tree species in mixed forests. The mixing ratios had a more pronounced effect on microbial diversity than on richness. In CAB, diversity peaked at mixing ratios of 10%–20% and 20%–40%. The presence of broad-leaved trees significantly altered the relationships among soil bacteria, with CAB showing the highest stability, likely due to the increased diversity and quantity of litter from Choerospondias axillaris. Our results show that the choice of broad-leaved tree species and their mixing ratios significantly influence soil microbial diversity and composition in bamboo–broad-leaf mixed forests. An optimal mixing ratio in CAB can maximize bacterial diversity and stability, providing insights for forest management and promoting ecosystem health and sustainability.

Coexpressing multiple identical single guide RNAs (sgRNAs) in CRISPR-dependent engineering triggers genetic instability and phenotype loss. To provide sgRNA derivatives for efficient DNA digestion, we design a high-throughput digestion-activity-dependent positive screening strategy and astonishingly obtain functional nonrepetitive sgRNA mutants with up to 48 out of the 61 nucleotides mutated, and these nonrepetitive mutants completely lose canonical secondary sgRNA structure in simulation. Cas9-sgRNA complexes containing these noncanonical sgRNAs maintain wild-type level of digestion activities in vivo, indicating that the Cas9 protein is compatible with or is able to adjust the secondary structure of sgRNAs. Using these noncanonical sgRNAs, we achieve multiplex genetic engineering for gene knockout and base editing in microbial cell factories. Libraries of strains with rewired metabolism are constructed, and overproducers of isobutanol or 1,3-propanediol are identified by biosensor-based fluorescence-activated cell sorting (FACS). This work sheds light on the remarkable flexibility of the secondary structure of functional sgRNA.