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广西植物研究所环境生态学研究团队在喀斯特天坑微生物多样性研究方面取得重要进展

2019-07-08  来源:广西植物研究所


近日,国际生物化学权威期刊Biomolecules(SCI, Q1, IF=4.694)发表了广西植物研究所环境生态学研究团队蒲高忠博士为第一作者和通讯作者的研究论文“Profiling the bacterial diversity in a typical karst tiankeng of China”,该文首次阐述了典型喀斯特天坑土壤中细菌分布特征及其驱动因子。

喀斯特天坑是喀斯特地区一类深陷地表的负地形地质奇观,由于受到四周岩壁的圈闭作用及地形的约束,天坑底部的生境与外界环境相互独立,具有独特的水热条件。千万年来,天坑内部形成了一种绝无仅有的原始小气候,孕育了丰富独特的动物、植物和微生物资源,是某些动植物重要的避难所。截至目前,全世界发现的天坑大约有200多个,我国约170多个,主要分布于广西乐业、陕西汉中(2016年发现,但还未进行相关研究)、贵州南部和北部等地。前期对天坑生态系统的研究主要集中在地上部分,而对天坑内地下部分生态学过程并没有进行系统研究,从而限制了我们对天坑生物多样性的产生、生态系统功能演变方向的预测、碳氮循环和维持机制等方面的深入认识。

广西植物研究所环境生态学研究团队蒲高忠博士在前期综述了喀斯特天坑研究现状(该成果于2017年以封面亮点文章发表于国际期刊Botanical Review上[1])的基础上,最近又首次对典型喀斯特天坑土壤中细菌多样性分布格局及其驱动因子进行了研究,发现天坑内土壤有机碳、氮和钙总量明显高于天坑外土壤,但钾、镁和铯等元素含量反而较低[2]。高通量测序对16S rRNA基因进行测序后发现,不同样本在OTU水平的细菌组成差异显著,具有较高的生境异质性。虽然5个样点中优势门都是Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria或Chloroflexi,但这些门的相对丰度随取样地点的不同而产生较大差异。天坑内细菌多样性与植物多样性分布特征并不一致,表明控制其分布的关键因子可能与植物存在不一致性。相关分析数据表明,微气候(土壤湿度和温度)、土壤pH值和坡度是控制广西百色乐业神木天坑细菌群落组成的关键因子。总体而言,该团队的研究结果首次展示了喀斯特天坑系统细菌群落异质性分子证据,揭示了微生境在预测喀斯特天坑生态系统微生物分布中的重要性。

该研究得到了国家自然科学基金(31860023)和广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室项目(17-259-23)的资助。

1 广西百色乐业神木天坑土壤细菌多样性分布特征及其驱动因素_副本.jpg

广西百色乐业神木天坑土壤细菌多样性分布特征及其驱动因素