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沈阳生态所在我国典型森林土壤细菌群落生物地理分布格局研究取得进展
大  中   2017-01-12 打印本页 关闭

  微生物广泛分布于土壤,在土壤营养循环和生态系统服务过程中起到了重要作用。一般认为微生物的多样性及组成结构决定着它们的生态功能。近年来的研究显示来自不同生态系统的土壤微生物都表现出生物地理分布格局,这种分布格局有别于植物和动物。植物、动物的地理分布格局同时受到地理扩散限制和环境异质性的影响。土壤微生物的分布在不同的地理尺度、生态系统类型表现出不同的规律,且决定因素也随之变化。因此,要彻底认清土壤微生物的生物地理分布格局以及形成这种格局的重要影响因素,需要从大的地理尺度以及覆盖较大环境异质性的区域进行研究。   

  我国地缘辽阔,土壤微生物的分布格局及影响因素是怎样的亟待调查研究。在中科院战略先导B计划及青年973项目的资助下,中国科学院沈阳应用生态研究所白娥研究员领导的生物化学组夏宗伟博士等研究人员对我国典型森林进行了土壤样品采集,南北跨越纬度18.70°N(海南尖峰岭)- 51.53°N(东北小兴安岭),涵盖了24个采样点,共收集了115个土壤样品。针对细菌16S高通量测序,分析了土壤细菌多样性及群落组成。我国森林土壤细菌丰度排在前五位的菌群为:Actinobacteria(放线菌), Acidobacteria(酸杆菌), Alphaproteobacteriaα变形菌), Verrucomicrobia (疣微菌)and Planctomycetes(浮霉菌)。细菌的α多样性沿纬度呈现出一条抛物线,最高点出现在33.50°N - 40°N之间,这一区域属于典型的暖温带气候,以落叶阔叶为主,可以提供更多的CN底物,土壤pH近中性,这些都有利于微生物的定殖。这一规律与植物、动物有显著的不同,据报道,植物、动物的多样性随纬度的增加呈现逐渐下降的趋势。依据细菌组成的β多样性,可以将我国森林土壤细菌组成结构大体划分为三大区域,即南方区(18.70°N to 29.65°N),中部区(31.30°N - 39.96°N)和东北区(41°N - 52°N)。随着地理距离、环境异质性的增加,土壤细菌群落组成的差异也随之增加,我国森林土壤细菌的这种分布格局是由地理距离与环境变量共同决定的,环境变量对这种格局的解释度要高于空间距离的解释度。其中,土壤pH在众多环境变量中起到了非常关键的作用,这与许多其他的相关报道相一致;此外,土壤交换性阳离子浓度,尤其是Ca2+对土壤细菌组成结构的影响也很大。土壤pH = 5 ECa2+ = 32 mmol kg-1可以作为区分南方酸性森林土壤与北方温带森林土壤细菌群落组成的指标。 

  本研究是第一次大尺度的对我国典型森林土壤细菌的生物地理分布格局进行了分析,得到的结论丰富了对土壤微生物群落组成地理分布的认识。该成果发表在Frontiers in Microbiology杂志上(doi:  10.3389/fmicb.2016.01106) 

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