微生物群落碳循环研究在生物外壳
随着温室效应变得日益突出,土壤碳一直是气候变化研究的主要焦点。土壤微生物是关键组驱动土壤碳转换。由于微生物生理学等因素的复杂性,土壤中有机化合物的组成,以及氧化还原变化形式,土壤碳循环的模式和过程在微生物群落层面很难使用宏基因组研究。
使用宏基因组研究土壤生态系统,biocrusts是理想的建模,因为他们是广泛分布在干旱地区,占全球陆地面积的40%,并主要由隐芽植物(如蓝藻、地衣和苔藓。他们还可以防止砂质土壤的风蚀,从而促进生态系统的发展和继承。
在网上发表的一项研究土壤生物学和生物化学,胡教授领导的研究小组李春香研究所的中国科学院水生生物科学院水生生物研究所(IHB)探讨了以社区为基础的总体碳循环模式和连续性biocrusts的变化,和C-cycle过程之间的关系,环境变量,和-组。
为了实现这一点,研究人员使用四种类型的biocrusts代表不同演替阶段,即。cyanobacteria-dominated面包皮,;cyanolichen-dominated外壳,C;chlorolichen-dominated外壳,G;反复和moss-dominated外壳,m .他们收集的沙坡头区腾格里沙漠过去四年。
研究人员首次发现低丰度的相关基因light-driven无机碳固定,和高的基因相关的化学能源驱动的大分子的降解有机碳(OC),发酵,有氧呼吸,CO氧化利用宏基因组测序。
“OC分解,我们发现基因调节淀粉、糖原和纤维素退化是最丰富的在最初的复杂OC退化,OC的终端中基因调节发酵步骤分解,”胡教授说。
评估连续性的碳循环的变化,t他的研究人员进一步结合宏基因组数据通过GeoChip和关键酶活性与绝对量化测量。“我们观察到无机碳固定、发酵、CH4氧化、淀粉、糖原和肽聚糖降解减少在继承,而一些高效的流程,以及CO氧化和大多数类型的OC退化,增加,”胡锦涛说。
此外,利用共生网络,研究人员发现C-cycle biocrusts包含一个同化模块,类似于初级生产,和异化模块,与二次生产。他们还发现,动态C-cycle通路之间的关系的变化和微生物群落组成发生在继承。”两个C-cycle模块被Calvin-Benson-Bassham循环连接,乙醇和丙酸发酵,他们被干旱和盐分平衡,”胡锦涛说。
本研究改进C-cycle通路和监管机制的理解biocrust继承,并为未来multi-omics这些系统的研究奠定了基础。
参考:王Q,张问,韩寒Y,张D,张CC,胡锦涛c .生物土壤微生物生态系统碳循环的外壳。土壤生物化学杂志。2022;171:108729。doi:10.1016 / j.soilbio.2022.108729
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