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我所研究揭示入侵植物調(diào)控土壤氮循環(huán)適應(yīng)喀斯特環(huán)境新機(jī)制
近日，我所科研人員在Applied Soil Ecology期刊上發(fā)表了題為“Invasion adaptation of Chromolaena odoratain karst ecosystems driven by shifts in rhizosphere soil bacterial nitrogen-cycling genes”的研究成果，我所為第一單位，我所譚淑慧助理研究員為第一作者，張中峰研究員為通訊作者。
西南喀斯特地區(qū)是我國生態(tài)脆弱區(qū)之一，外來入侵植物飛機(jī)草在該區(qū)域擴(kuò)散迅速，但其適應(yīng)機(jī)制尚不明確。研究團(tuán)隊(duì)采用宏基因組測序技術(shù)，分析了不同入侵程度下飛機(jī)草根際土壤中氮循環(huán)相關(guān)細(xì)菌群落及其功能基因的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，隨著入侵程度加劇，土壤無機(jī)氮形態(tài)由銨態(tài)氮主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮主導(dǎo)，富集特定功能的氮循環(huán)微生物，并改變了相應(yīng)功能基因的豐度。輕度入侵程度，同化和異化硝酸鹽還原基因富集;而重度入侵程度，硝化作用相關(guān)基因占據(jù)主導(dǎo)。結(jié)構(gòu)方程模型進(jìn)一步表明，入侵程度通過影響土壤pH，間接調(diào)控細(xì)菌多樣性和關(guān)鍵功能基因的豐度，進(jìn)而改變土壤中銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的含量。這揭示飛機(jī)草能根據(jù)入侵進(jìn)程，通過調(diào)控根際微生物，調(diào)整土壤的氮供應(yīng)形態(tài)，以滿足自身不同階段的氮素需求，從而獲得更強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。
圖1飛機(jī)草不同入侵程度氮養(yǎng)分獲取機(jī)制
圖2不同入侵程度土壤氮素的PLS-PM分析
該研究深化了對外來植物通過“微生物-養(yǎng)分”互作策略實(shí)現(xiàn)成功入侵的科學(xué)認(rèn)識，為西南喀斯特地區(qū)入侵植物防控和生態(tài)恢復(fù)提供了理論支撐。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金(32360322)、廣西科技計(jì)劃項(xiàng)目(GKAB25069506)和廣西喀斯特植物保育與恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(22-035-26)等項(xiàng)目資助。
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