黃懿梅教授團隊在微生物介導的土壤碳循環(huán)研究領(lǐng)域取得新進展

明確自然生態(tài)系統(tǒng)中微生物群落、功能和環(huán)境條件之間的聯(lián)系對于理解土壤有機碳的形成至關(guān)重要。根據(jù)“碳泵”理論，植物死亡生物量轉(zhuǎn)化為土壤有機質(zhì)實質(zhì)是一個土壤微生物通過“體內(nèi)周轉(zhuǎn)”和“體外修飾”進行調(diào)控的過程。然而，不同植被類型土壤中的碳輸入是有差異的，微生物降解不同來源生物量的機制及其對有機碳組分的影響尚不清晰。

近日，資環(huán)學院黃懿梅教授團隊在土壤科學領(lǐng)域著名期刊Soil Biology and Biochemistry上發(fā)表題為 “Shifts in C-degradation genes and microbial metabolic activity with vegetation types affected the surface soil organic carbon pool”的研究論文。該文選擇黃土高原3種植被類型土壤，利用宏基因組測序和C-降解基因的高通量定量PCR，從編碼碳水化合物酶（CAZymes）的功能基因的角度，研究了植物和微生物生物量的降解，以闡明不同植被類型下土壤碳周轉(zhuǎn)的微生物過程。

 研究發(fā)現(xiàn)植被類型的變化影響了微生物群落結(jié)構(gòu)和某些細菌類群的分布：從草地到森林土壤，優(yōu)勢細菌類群從寡營養(yǎng)型（放線菌群）向富營養(yǎng)型（變形菌群）轉(zhuǎn)變。植被類型決定了微生物CAZyme基因家族的差異: 森林土壤中降解木質(zhì)素和幾丁質(zhì)基因的絕對豐度比草地高20% ~ 32%；降解肽聚糖基因的相對豐度比草地高70%；降解半纖維素和纖維素基因的絕對豐度比草地低14% ~ 17%。功能酶活性受碳降解基因的調(diào)控，C-水解酶和C-氧化酶的活性隨植被類型而變化。乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和酚氧化物酶（PPO）活性是影響POC含量的重要因素。從草地到林地，微生物代謝活性（qCO₂）降低，促進了土壤有機碳的積累。綜上所述，降解不同碳源CAZyme基因的改變通過微生物“碳泵”過程影響微生物的代謝活性，促進不同植被類型土壤有機碳及其組分的形成。這些結(jié)果豐富了碳泵理論“體外修飾”的具體過程，為認識不同植被類型土壤中有機碳固存的差異提供了數(shù)據(jù)支撐和理論基礎。

博士研究生黃倩為論文第一作者，黃懿梅教授為該論文通訊作者，西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院為第一單位，水土保持科學與工程學院安韶山研究員、草業(yè)與草原學院王寶榮博士、美國亞利桑那大學Isaac Dennis Amoah教授也對本研究做出了貢獻。該研究工作得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金、陜西省博士后科學基金等項目的聯(lián)合資助。

文章鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071724000609?dgcid=author

編輯：趙杰

終審：李志