科學(xué)家發(fā)現(xiàn)植物和微生物交互作用調(diào)控濕地胞外酶對(duì)排水的響應(yīng)！
小楊 / 2024-08-16 09:43:45
百歐博偉生物：8月15日，中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員馮曉娟、特別研究助理趙云鵬等在《自然·氣候變化》上發(fā)表最新研究成果，解析了胞外酶活性對(duì)濕地排水的差異化響應(yīng)規(guī)律和調(diào)控機(jī)制。
濕地儲(chǔ)存了全球約三分之一的土壤碳，淹水厭氧環(huán)境對(duì)胞外酶活性的抑制作用被認(rèn)為是濕地有機(jī)碳長(zhǎng)期積累的關(guān)鍵因素之一。然而，濕地胞外酶活性對(duì)排水的響應(yīng)存在極大的不確定性，明確其背后的調(diào)控機(jī)理有助于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣候變化下濕地碳動(dòng)態(tài)及其對(duì)氣候的反饋。
為此，馮曉娟團(tuán)隊(duì)在2020年—2023年期間，對(duì)我國(guó)30個(gè)經(jīng)歷了15年—55年長(zhǎng)期排水的濕地，包括14個(gè)泥炭蘚濕地和16個(gè)非泥炭蘚濕地進(jìn)行了配對(duì)采樣，通過(guò)胞外酶活性測(cè)定、微生物宏基因組及植物代謝組分析，結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)整合和室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，解析了胞外酶活性對(duì)濕地排水的差異化響應(yīng)規(guī)律和調(diào)控機(jī)制。
研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管短期排水通過(guò)增加土壤氧氣含量普遍促進(jìn)了濕地酚氧化酶活性，但是胞外酶活性對(duì)長(zhǎng)期排水的響應(yīng)在泥炭蘚和非泥炭蘚濕地中截然不同。在非泥炭蘚濕地中，長(zhǎng)期排水通過(guò)增加植物次級(jí)代謝產(chǎn)物，特別是抑菌酚類(lèi)的含量，降低了合成酚氧化酶的微生物和相關(guān)功能基因的豐度，進(jìn)而導(dǎo)致酚氧化酶活性下降。相反，在泥炭蘚濕地中，排水導(dǎo)致富含抑菌酚類(lèi)代謝產(chǎn)物的泥炭蘚被草本植物所取代，進(jìn)而增強(qiáng)了合成酚氧化酶的微生物豐度，提高了土壤酚氧化酶活性，并進(jìn)一步增強(qiáng)了水解酶活性。
因此，研究表明植物—微生物交互作用是調(diào)控濕地胞外酶活性對(duì)長(zhǎng)期排水響應(yīng)的關(guān)鍵因素。該發(fā)現(xiàn)突破了以氧氣作用為核心的經(jīng)典“酶栓”機(jī)制，揭示了氣候變化下植物功能性狀變化對(duì)濕地碳動(dòng)態(tài)的重要調(diào)控作用。
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