土壤微生物里 也有“超級(jí)英雄”
小楊 / 2019-09-04 09:07:48
新知
每一克土壤里就有數(shù)十億微生物存在，當(dāng)土壤里的空間和營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)，微生物們便開(kāi)啟“適者生存模式”，有的能夠固氮，有的則能降解有機(jī)污染物，幫其他羸弱的微生物存活下去。近日，科技日?qǐng)?bào)記者從南京農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，國(guó)際著名綜合性期刊《Nature Communications》在線發(fā)表了該校資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院土壤微生物與有機(jī)肥團(tuán)隊(duì)，有關(guān)土壤微生物群落裝配和生態(tài)功能影響機(jī)制的研究成果。
由于土壤微生物的種類復(fù)雜，又難于培養(yǎng)，長(zhǎng)期以來(lái)，人類對(duì)土壤微生物的多樣性及其生態(tài)功能認(rèn)識(shí)不深，只能用“黑箱”來(lái)概括。
近年來(lái)，土壤微生物多樣性的重要生態(tài)功能、多樣性損失，以及對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的威脅，逐漸引起各國(guó)政府和許多國(guó)際組織的重視。
論文的第一作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院副教授荀衛(wèi)兵，針對(duì)農(nóng)田土壤的微生物群落，用“微宇宙”培養(yǎng)結(jié)合宏基因組測(cè)序的方法，監(jiān)測(cè)到微生物群落的功能基因組成。
研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物群落中的“特異性”功能，是決定群落裝配過(guò)程的關(guān)鍵，也是維持微生物群落穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)。所謂“特異性”功能，就是僅由少數(shù)微生物功能群“持有”的功能，如土壤氨氧化過(guò)程、有機(jī)污染物降解等功能。
他介紹，研究人員將微生物的“種子”放到土壤里繁殖，此時(shí)的營(yíng)養(yǎng)和空間位充足，微生物隨機(jī)生長(zhǎng)、繁殖、死亡，群落遵循隨機(jī)裝配過(guò)程。但當(dāng)土壤所能容納的微生物群落數(shù)量達(dá)到上限時(shí)，空間和營(yíng)養(yǎng)條件受限，微環(huán)境的pH值、含水量、養(yǎng)分含量等都會(huì)變化，環(huán)境選擇壓力增加，微生物們生存堪憂，這時(shí)，只有土壤微生物多樣性較高、能夠“持有”和“表達(dá)”更多“特異性”功能時(shí)，群落才能適應(yīng)環(huán)境。
荀衛(wèi)兵舉了個(gè)例子，例如固氮微生物，當(dāng)土壤中有效氮元素不足時(shí)，它們能把空氣中的氮?dú)庾兂晌⑸锟梢岳玫陌睉B(tài)氮，為其他微生物和植物的生長(zhǎng)提供氮源。又例如農(nóng)田中有農(nóng)藥或者重金屬殘留，有些微生物能降解有機(jī)污染物或者鈍化重金屬離子，可以使其他類群免受毒害作用。土壤中持有“特異性”功能的微生物，就像“超級(jí)英雄”一樣，在微生物群落面臨危機(jī)時(shí)挺身而出。
在荀衛(wèi)兵看來(lái)，該研究提出的“特異性”功能微生物多樣性，在影響土壤微生物群落裝配過(guò)程和維持土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中的重要作用，對(duì)破譯土壤微生物多樣性和系統(tǒng)生態(tài)功能之間的關(guān)系，具有重要的科學(xué)意義。
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