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成都生物所等揭示青藏高原土壤微生物群落对温度的响应机制

成都生物所等揭示青藏高原土壤微生物群落对温度的响应机制

  土壤微生物在陆地生态系统碳、氮循环中起着重要的作用,土壤微生物对全球变化的响应直接影响着生态系统的结构和功能。但是,人们尚不清楚土壤微生物对气候变暖或变冷的响应过程和机制是什么。

  中国科学院成都生物研究所研究员李香真课题组芮俊鹏与中国科学院青藏高原研究所研究员汪诗平合作,在青藏高原利用土壤移植野外定位试验,将海拔3200m的土体,移植到3400m、3600m、3800m,模拟气候变冷的情况;同时将3800m的土体下移到3600m、3400m、3200m,模拟温度提高的情景。利用高通量测序研究了土壤微生物类群、多样性及温室气体排放通量的变化。结果表明,土体移植2年后,土壤细菌群落与目的地海拔的细菌群落结构越来越相似,与原来海拔处的细菌群落结构差异越来越大。增温使Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria 和Actinobacteria 的相对丰度提高,而使Acidobacteria, Betaproteobacteria 和Deltaproteobacteria 的相对丰度降低。增温与降温对微生物群落结构和主要菌群丰度的影响具有对称性特征。总体来说,温度提高或降低改变细菌群落的机制主要是通过“物种调整”(species sorting)完成的。细菌群落的一些菌群丰度的变化与土壤N2O排放通量有很高的相关性,说明微生物的变化直接与地球生物化学过程相关。该研究使科学家深入认识了土壤细菌群落改变与气候变化的关系,为预测高原生态系统结构和功能对气候变化的响应提供了科学数据。

  该研究的成果作为Spotlight文章,发表在美国微生物学会刊物Applied and Environmental Microbiology上。

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