重大突破

南京地湖所关于细菌群落对不同来源溶解性有机物的响应研究取得进展

  微生物作为生态系统的重要分解者,能够利用有机物产生二氧化碳、甲烷等温室气体,同时生成难降解的有机物,从而影响全球碳循环。细菌和溶解性有机质 (DOM) 之间的相互作用是全球碳循环中最基本的反应之一,同时也是生物地球化学循环的中心环节。然而,目前关于细菌群落对DOM不同来源和组成的响应还缺乏系统的认识。 

  在国家和江苏省自然科学基金与贝博体彩app前沿重点项目等的资助下,张运林研究小组博士生周蕾等利用四种典型来源的DOM (藻源、草源、生活污水和土壤淋溶液) 培养同一混合菌群探讨细菌群落对不同来源DOM的响应机制,揭示了不同来源DOM组成的芳香性对细菌群落多样性和群落构建机制的影响。相关成果发表在环境领域权威期刊Water Research上。全文链接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116776 

  研究结果显示,不论DOM来源为何,DOC浓度和脂肪族及类蛋白物质在一天内均发生了显著下降,而细菌丰度发生了显著上升,说明生物可利用性较高的DOM在短时间内即被降解利用。降解过程中各来源DOM的腐殖质化程度均逐步上升 (1) 

 

1 28天培养过程中DOC浓度、细菌丰度 (BA)、腐殖质化程度 (HIX) CDOM荧光组分 (C1 – C6) 变化情况 

    细菌群落在降解DOM过程中随时间和DOM来源的不同都有明显差异,且DOM来源导致的差异主要体现在生物可利用性较高的DOM被降解后 (2a)。不同丰度模式细菌类群在不同降解时段群落变化大小不一,丰富种群落的变化在第1-7天最大,条件稀有和丰富种在第7-28天内变化最大 (2bc)。通过网络分析鉴定出随培养时间和DOM来源显著变化的细菌类群,同时探讨了不同细菌类群与DOM分子组成的相关性。

 

2 降解过程中细菌群落结构随时间及DOM来源变化情况 (a);所有细菌 (All)、丰富种 (AT)、稀有种 (RT) 和条件稀有丰富种 (CRAT) 群落变化时间周转率 (b);不同丰度模式细菌对群落结构差异的贡献 (c)  

    通过对细菌群落构建机制的分析发现,随机性过程重要性随着培养时间逐渐降低,且土壤淋溶液来源DOM对细菌群落的决定性作用最大;群落水平生境生态位宽度结果显示不同来源DOM对细菌群落生态位影响主要发生在生物可利用性较高的DOM被降解后 (3)

 

    图3 细菌群落构建机制分析 (a-b);生境生态位宽度变化 (c) 

 

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