参与大豆光合碳转化的细菌研究结果表明,与正常CO2浓度条件相比,高CO2浓度显著降低了(p< 0.05)参与13C代谢的细菌群落丰富度和多样性。CO2浓度升高降低了包括Pseudarthrobacter等在内的10个属的细菌相对丰度,这些微生物主要是快速生长型细菌并且对活性碳源敏感性高。同时,CO2浓度升高刺激了包括Novosphingobium等在内的5个属的细菌生长,这些细菌具有同化复杂或惰性碳组分的功能(图1)。上述结果表明,CO2浓度升高引起的非活性碳源在根际沉积物中的增加,可提高参与代谢光合碳的细菌数量,可能在未来高CO2浓度条件下成为调节土壤碳循环的重要机理之一。
参与植物残体转化的细菌研究结果表明,在整个培养期间,土壤整体的细菌群落结构在两个不同CO2浓度残体添加的土壤处理中均无显著差异(图2),但是参与不同CO2浓度大豆残体代谢的微生物群落结构在培养后的第28天出现了显著的差异(图3),包括Actinomadura在内的4个属是参与残体代谢的主要细菌,其中Actinomadura、Nocardia和Shimazuella在正常CO2浓度残体添加的土壤处理中比高CO2浓度残体添加的土壤处理中分别显著高出118–144%、71–113%和2–4倍。而Nonomuraea属的细菌相对丰度在高CO2浓度残体添加的土壤处理中比正常CO2浓度残体添加的土壤处理显著高出87–90%。上述结果表明,在高CO2浓度条件下,细菌趋向于代谢难降解的碳源,这可能与高CO2浓度条件下产生的残体化学组成变化相关。
研究结果将对评估大气CO2浓度升高影响农田黑土有机碳沉积提供理论参考。此系列研究工作得到中国科学院人才计划项目、国家重点研发计划(2017YFD0300300)和国家自然科学基金(41771326、41271261)的资助。
![](http://www.neigae.cas.cn/xwzx/kydt//201911/W020191114558448552661.png)
图1进行13CO2标记的大豆根际土壤13C-DNA组分中属水平细菌的相对丰度。此图中仅展示对不同CO2浓度处理有显著(p< 0.05)响应的属。
![](http://www.neigae.cas.cn/xwzx/kydt//201911/W020191114558448670565.png)
![](http://www.neigae.cas.cn/xwzx/kydt//201911/W020191114558448720081.png)
图2正常CO2浓度(○)和CO2浓度升高(△)条件下大豆残体在培养7天、14天、28天后土壤整体细菌群落结构PCoA图。
图3不同CO2浓度条件下参与大豆残体降解的细菌在培养7天、28天后群落结构PCoA图(基于Unweighted-Unifrac)。6和7代表13C-DNA fractions的第6层和第7层。
论文信息:
Yanhong Wang, Zhenhua Yu, Yansheng Li, Guanghua Wang, Caixian Tang, Xiaobing Liu, Junjie Liu, ZhihuangXie, Jian Jin. Elevated CO2 alters the structure of the bacterial community assimilating plant-derived carbon in the rhizosphere of soya bean. European Journal of Soil Science. 2019, 70: 1212–1220
Yanhong Wang, Zhenhua Yu, Yansheng Li, Guanghua Wang, Caixian Tang, Xiaobing Liu, Junjie Liu, ZhihuangXie, Jian Jin. 13C-DNA-SIP distinguishes the prokaryotic community that metabolizes soybean residues produced under different CO2concentrations. Frontiers in Microbiology. 2019, 10: 2184.
论文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ejss.12817
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2019.02184/full