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廣西植物研究所環境生態學研究團隊在喀斯特天坑微生物多樣性研究方面取得重要進展

2019-07-08  來源:廣西植物研究所


近日,國際生物化學權威期刊Biomolecules(SCI, Q1, IF=4.694)發表了廣西植物研究所環境生態學研究團隊蒲高忠博士為第一作者和通訊作者的研究論文“Profiling the bacterial diversity in a typical karst tiankeng of China”,該文首次闡述了典型喀斯特天坑土壤中細菌分布特征及其驅動因子。

喀斯特天坑是喀斯特地區一類深陷地表的負地形地質奇觀,由于受到四周巖壁的圈閉作用及地形的約束,天坑底部的生境與外界環境相互獨立,具有獨特的水熱條件。千萬年來,天坑內部形成了一種絕無僅有的原始小氣候,孕育了豐富獨特的動物、植物和微生物資源,是某些動植物重要的避難所。截至目前,全世界發現的天坑大約有200多個,我國約170多個,主要分布于廣西樂業、陜西漢中(2016年發現,但還未進行相關研究)、貴州南部和北部等地。前期對天坑生態系統的研究主要集中在地上部分,而對天坑內地下部分生態學過程并沒有進行系統研究,從而限制了我們對天坑生物多樣性的產生、生態系統功能演變方向的預測、碳氮循環和維持機制等方面的深入認識。

廣西植物研究所環境生態學研究團隊蒲高忠博士在前期綜述了喀斯特天坑研究現狀(該成果于2017年以封面亮點文章發表于國際期刊Botanical Review上[1])的基礎上,最近又首次對典型喀斯特天坑土壤中細菌多樣性分布格局及其驅動因子進行了研究,發現天坑內土壤有機碳、氮和鈣總量明顯高于天坑外土壤,但鉀、鎂和銫等元素含量反而較低[2]。高通量測序對16S rRNA基因進行測序后發現,不同樣本在OTU水平的細菌組成差異顯著,具有較高的生境異質性。雖然5個樣點中優勢門都是Proteobacteria、Acidobacteria、Actinobacteria或Chloroflexi,但這些門的相對豐度隨取樣地點的不同而產生較大差異。天坑內細菌多樣性與植物多樣性分布特征并不一致,表明控制其分布的關鍵因子可能與植物存在不一致性。相關分析數據表明,微氣候(土壤濕度和溫度)、土壤pH值和坡度是控制廣西百色樂業神木天坑細菌群落組成的關鍵因子。總體而言,該團隊的研究結果首次展示了喀斯特天坑系統細菌群落異質性分子證據,揭示了微生境在預測喀斯特天坑生態系統微生物分布中的重要性。

該研究得到了國家自然科學基金(31860023)和廣西喀斯特植物保育與恢復生態學重點實驗室項目(17-259-23)的資助。

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廣西百色樂業神木天坑土壤細菌多樣性分布特征及其驅動因素

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